Электроэрозионная обработка

Электроэрозионная обработка

Сущность электроэрозионной обработки заключается в уда­лении припуска с заготовки в среде диэлектрика за счёт микрораз­рядов, расплавляющих частицы металла.

Процесс электроэрозионной обработки (ЭЭО) представляет собой разрушение металла или иного токопроводящего материала в результате локального воздействия кратковременных многократных электрических разрядов между двумя электродами, один из которых является обрабатываемой деталью, а другой — электродом-инструментом (ЭИ). Под воздействием высоких температур в зоне разряда происходит нагрев расплавление и частичное испарение металла — электрическая эрозия. Для получения высокой температуры в ограниченной области малого съема необходима большая концентрация энергии. Достижение этой цели осуществляется использованием импульсного напряжения, а ЭЭО осуществляется в жидкой среде, которая заполняет зазор между электродами, называемый межэлектродным промежутком (МЭП), или межэлектродным зазором. Схема электроэрозионной обработки показана на рис. 5.1. Электроды, один из которых является обрабатываемой деталью 1, а другой -инструментом 2, подключаются к генератору электрических импульсов и погружаются в диэлектрическую жидкость 3. При сближении электродов на достаточно малое расстояние происходит пробой межэлектродной среды в месте с наибольшей напряженностью электрического поля. Диэлектрическая прочность промежутка в месте пробоя нарушается, и образуется тонкий токопроводящий канал 4, замыкающий электроды. По образовавшемуся токопроводящему каналу протекает импульс тока большой плотности, канал разряда расширяется, при этом температура в зоне разряда достигает нескольких тысяч градусов. Участки электродов 5 и 7 в зоне разряда расплавляются и испаряются. Под воздействием высоких температур жидкость в зоне разряда разлагается и испаряется и вместе с парами металла образует быстро расширяющийся пузырь 6.

Электроэрозионная обработка

Рис 5.1- Схема электроэрозионной обработки

При уменьшении тока, проходящего через электроды, давление паров в расширяющемся газовом пузыре падает. В результате снижения давления расплавленный металл вскипает и выбрасывается в виде мелких капель 8 в окружающую среду (жидкость), где и застывает в виде мелких частиц. Твердые продукты эрозии выносятся из межэлектродного промежутка под действием ударных волн и течений жидкости, вызванных электрическим разрядом и образованием шарового пузыря с последующим его расширением. На поверхностях электродов в месте прохождения разряда образуются лунки. Размеры лунок зависят в основном от энергии и длительности импульсов и электроэрозионной стойкости материала. Для получения размерной обработки энергия в зону обработки вводится отдельными порциями в виде электрических импульсов достаточно малой длительности. В паузах между импульсами рабочая жидкость восстанавливает свои диэлектрические свойства (деионизируется). Если осуществлять непрерывный подвод энергии, то будут разогреваться и плавиться большие объемы материала с одного из электродов, даже если материалы электродов одинаковы. Направленность съема материала определяется полярностью подключения электродов к генератору импульсов и параметрами импульсов. При подаче синусоидального импульса напряжения на электроды (рис. 5.2) на участке 0. 1 напряжение увеличится до Uпр. при котором нарушается диэлектрическая прочность промежутка. Среднее напряжение, при котором происходит пробой межэлектродного промежутка, почти линейно зависит от величины этого промежутка и на чистовых режимах составляет 40. 50В, а на черновых 70. 80В. Участок 1…2 соответствует искровой стадии разряда, для которой

характерно быстрое снижение напряжения на промежутке до 25. 35В и столь же быстрое увеличение тока в цепи. Участок 2…3 соответствует дуговой стадии разряда, на которой незначительно снижаются напряжение и ток в цепи. При падении напряжения US ниже 15. 20В разряд прекращается. При обработке короткими импульсами высокой частоты дуговая стадия разряда может отсутствовать, и разряд прекращается сразу после искровой стадии. Количество удаленного материала на дуговой стадии разряда и размеры образующихся лунок значительно больше, чем на искровой стадии.

Электроэрозионная обработка

Рис. 5.2- Временные диаграммы изменения напряжения и тока в электродном промежутке

Основные технологические показатели процесса электроэро­зионной обработки (ЭЭО) — точность, качество поверхности, про­изводительность — зависят от количества выплавляемого за один импульс металла из ванн, что определяется энергией импульса.

Энергию импульса находим из выражения:

где — средняя сила тока, A;

— значение силы тока при коротком замыкании (устанав­ливается по приборам станка);

— среднее напряжение пробоя, В;

— напряжение холостого хода при разомкнутых электро­дах (контролируется в процессе обработки);

— длительность импульсов (обратно пропорциональна ча­стоте их следования), С.

В зависимости от технологических условий энергию импуль­са можно оценить по рекомендациям таблицы 5.1.

Таблица 5.1-Величины энергии импульса

Исходя из теории теплопередачи температуру в точке воздей­ствия импульса определяют из выражения:

где — начальная температура электрода, °K;

— коэффициент полезного использования энергии импульса;

— безразмерный параметр температуры, учитывающий тер­модинамические свойства электродов (теплопроводность, тепло­ёмкость, плотность, условия обработки);

с — удельная теплоёмкость обрабатываемого электрода, Дж/(кг×°K);

— плотность обрабатываемого электрода, кг/м;

r — радиусы полусфер изотерм, характеризующих распреде­ления температур от точки воздействия импульса энергии, м.

Из формулы 5.2 определяем радиус полусферы выплавляемо­го металла

Отсюда объем металла (в виде полусферы), удаляемого одним импульсом, находим из выражения

где объем сферы 0,5236D 3. a D = 2r .

На практике число импульсов, выработанных генератором, и число импульсов, реализуемых в межэлектродном зазоре, отлича­ются из-за реальных условий протекания процесса, что учитывает­ся коэффициентом :

где f — частота импульсов, вызывающих эрозию, Гц;

fг.и — частота импульсов, вырабатываемых генератором. Реальное количество металла, удаляемого импульсом, будет

Производительность процесса ЭЭО находим из выражения

где q — скважность, отношение периода повторения импульсов к их длительности.

Время действия импульса, скважность и частота импульсов связаны зависимостью

Скорость перемещения электрода-инструмента определяем из выражения

где S — площадь обрабатываемой поверхности.

Основное время ЭЭО определяем по формуле

где h — перемещение электрода-инструмента для снятия необхо­димого припуска.

Ожидаемую после ЭЭО шероховатость поверхности оценива­ем по формуле

где kн — коэффициент условий обработки (для черновых режимов kн = 10. 50, а для чистовых режимов kн =2. 10);

р — показатель степени, характеризующий форму лунки, об­разованной от воздействия импульса (р = 0,3. 0,04).

На точность изготовления деталей после ЭЭО влияют: точ­ность изготовления электрода-инструмента; износ инструмента; погрешность формы и размеров заготовки и т.д. На современном уровне ЭЭО точность достигнет 6. 7 квалитета.

5.189.137.82 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Электроэрозионная обработка металла

Электроэрозионная обработкаЭлектроэрозионную обработку металла достаточно широко применяют для изменения размеров металлических деталей, не нарушая их физических свойств. Такой процесс осуществляется при помощи специального оборудования и требует хорошего знания необходимых технологий.

Кроме того, такая обработка дает возможность получить отверстия нужной формы и конфигурации, при необходимости – сделать фасонные полости, и изготовить профильные пазы и канавки на заготовках, созданных на основе твердых сплавов.

Такое электроэрозионное воздействие делает различные инструменты гораздо прочнее, обеспечивает производство качественного электропечатания. высокоточного шлифования, осуществлять резку деталей и многое другое. Выполняется обработка при полном соблюдении всех необходимых правил техники безопасности.

Принцип работы

Электроэрозионная обработкаПеред тем как приступить к выполнению этого вида обработки, необходимо вначале правильно собрать все требуемые элементы в единую цепь и предварительно подготовить детали. которые понадобятся для работы. На сегодняшний день промышленные предприятия используют разные виды электроэрозионного воздействия.

Нужно отметить, что важнейшим элементом в схеме, необходимой для выполнения электроэрозионной обработки. является электрод, который должен иметь достаточную эрозионную стойкость. В этом случае в качестве электрода можно использовать такие металлы, как:

Электроэрозионная обработкаС точки зрения химии, такой метод термического воздействия на металл способствует разрушению его кристаллической решетки, благодаря чему высвобождаются некоторые категории ионов.

Довольно часто, чтобы обработать металл, применяют электроискровой и электроимпульсный методы. Также встречаются электроконтактный и анодно-механический способы.

Если для деталей из металла потребуется черновая обработка, то обычно применяют электроимпульсную схему. При этом во время работ температура вырабатываемых импульсов может достигать 5 000 градусов. Это увеличивает такой параметр, как производительность.

Если требуется обработать заготовки с небольшими размерами и габаритами. то в основном используется электроискровой способ.

Электроконтактная обработка применяется при работе со сплавами, осуществляемой в жидкой среде. Необходимо отметить, что приобретенные свойства металла после такого воздействия могут по-разному отразиться на эксплуатационных характеристиках деталей.

Практически всегда из-за воздействия токов и высоких температур у обрабатываемых деталей очень сильно повышается прочность, а в самой структуре сохраняется мягкость.

Виды используемого оборудования

Электроэрозионная обработкаИзвестно, что существуют разнообразные способы и методы обработки поверхностей металлов, и такой вид считается более эффективным, чем механический. В основном это связано с тем, что применяемый для проведения механической обработки инструмент стоит значительно дороже, чем проволока, используемая при электроэрозионной обработке.

Промышленные предприятия для электроэрозионной обработки металла применяют специальное оборудование, такое как:

  • проволочно- электроэрозионное;
  • копировально-прошивочное.

Если возникает необходимость изготовить детали со сложной формой и пресс-формы, а также для производства некоторых материалов с высокой точностью обработки, применяют проволочно- электроэрозионные агрегаты. Чаще всего такое оборудование используется для изготовления различных деталей для электроники, самолетов, и даже космической сферы.

Копировально-прошивочные агрегаты в основном применяются для серийного и массового производства деталей. Благодаря таким станкам получаются довольно точные сквозные контуры и мелкие отверстия, что с успехом используется при изготовлении сеток и штампов в инструментальной промышленной сфере. Такое оборудование подбирают, ориентируясь на поставленные цели и финансовую окупаемость. Электроэрозионная обработка металла считается сложным и довольно трудоемким рабочим процессом.

Электроэрозионная обработкаТакие работы невозможно выполнить в домашних условиях. Выполнять работы на станках для обработки деталей имеют право только аттестованные и квалифицированные специалисты, имеющие достаточный опыт работы в этой сфере.

Выполняя электроэрозионную обработку, не стоит забывать о технике безопасности и использовании спецодежды.

Преимущества электроэрозионной обработки

Такие работы должны осуществляться только на специальном оборудовании под обязательным присмотром квалифицированного специалиста, имеющего соответствующий допуск. Хотя такой способ делает заготовку более точной и качественной, промышленные предприятия предпочитают применять механическую обработку металла.

Поэтому необходимо отметить основные достоинства электроэрозионного воздействия на разнообразные виды заготовок.

Используя такой метод, практически всегда удается добиться самого высокого качества поверхности металла, в результате чего она становится максимально точной и однородной. При этом полностью исключается необходимость проведения финишной обработки. Также этот метод гарантирует получение на выходе поверхности разнообразной структуры.

Также к достоинствам электроэрозионной обработки металла относят возможность осуществлять работу с поверхностью любой твердости.

Электроэрозионная обработкаЭлектроэрозионное воздействие полностью исключает возникновение деформации поверхности у деталей, имеющих небольшую толщину. Это возможно из-за того, что при таком методе не возникает никакой механической нагрузки. а рабочий анод имеет минимальный износ. Кроме того, электроэрозионная обработка способствует получению поверхности разнообразных геометрических форм и конфигураций при минимальных усилиях.

Также к преимуществам такого процесса относят полное отсутствие шума при работе на специальном оборудовании.

Конечно, есть и недостатки при электроэрозионном воздействии на деталь из металла, но на ее эксплуатационных свойствах сказываются они несущественно.

Технология обработки

Чтобы до конца выяснить все преимущества электроэрозионной обработки и понять принцип воздействия на металлическую заготовку, следует более подробно рассмотреть следующий пример.

Итак, простая электроэрозионная схема должна обязательно состоять из следующих элементов:

  • электрод;
  • конденсатор;
  • емкость для рабочей среды;
  • реостат;
  • источник, обеспечивающий электропитание.

Питание этой схемы обеспечивается напряжением импульсного типа, которое должно иметь разную полярность. Благодаря этому можно получить электроискровый и электроимпульсный режимы, которые требуются для работы.

Электроэрозионная обработкаВо время подачи напряжения осуществляется зарядка конденсата, от которого на электрод поступает разрядный ток. Этот электрод заранее опускают в емкость с заготовкой и рабочим составом. Как только на конденсаторе напряжение достигнет нужного потенциала, происходит пробой жидкости. Она начинает очень быстро нагреваться до температуры кипения. а также в ней возникает пузырь из газов, который способствует локальному нагреву заготовки. В свою очередь, у заготовки происходит плавление самых верхних слоев, что обеспечивает получение необходимой формы.

Заключение

Современные станки для электроэрозионной обработки призваны выполнять как массовые, так и единичные задачи эстетического (декорирование, шлифовка и т. п.) и практического (формирование пазов, перфорация сквозных и глухих отверстий, заточка режущего инструмента) характера. Себестоимость обработки на таком оборудовании значительно ниже аналогичного показателя, который характерен для металлорежущих станков.

  • Автор: Фёдор Ильич Артёмов

Электроэрозионная обработка металлов

В первой половине двадцатого века ученые предложили обработку металла с помощью искрового заряда. Данный метод называется электроэрозионная обработка. Принцип действия обработки прост и заключается в следующем: в среде жидкого диэлектрика производится сближение двух электродов под напряжением (анода и катода). Причем, роль катода выполняет обрабатываемая деталь. Между анодом и катодом возникает электрический разряд. В процессе взаимодействия выделяется энергия, способная разогреть и удалить частицы металла с поверхности электрода. Другими словами, происходит разрушение слоев металла под воздействием разрядов электрических (эрозия металла).

Благодаря подаче напряжения на электроды в виде коротких импульсов, энергия не воздействует вглубь металла. Это гарантирует то, что деталь в процессе обработки не утратит свои физические свойства.

Электроэрозионная обработка. Принцип работы

На практике электроэрозионная обработка выглядит следующим образом:

  1. Заготовка (катод) устанавливается на стол.
  2. Приготовление инструмента для обработки (проволоку, деталь из меди, графита, латуни, алюминия) с обработанной предварительно поверхностью. Поверхность должна по форме повторять ту плоскость, которая должна быть получена на заготовке.
  3. Крепление инструмента в подвижной части станка. На инструмент подается импульсное напряжение. Далее инструмент приближается к заготовке.
  4. Возникновение «пробоя9raquo; диэлектрика в виде искры между поверхностью обрабатываемой детали и инструментом.
  5. В зоне контакта искры с поверхностью заготовки происходит выбивание микрочастиц металла. Образуется маленькая воронка. Ее глубина равна напряжению между деталью и инструментом.

Следует отметить тот факт, что искра проскакивает между очень близкими между собой участками поверхности инструмента и заготовки. Крупинка за крупинкой миллионы маленьких искорок удаляют испорченный металл с обрабатываемой поверхности. Искорки все больше приближают эту поверхность по форме к поверхности инструмента в инвертированном виде. В процессе можно добиться максимальной чистоты и однородности обработки благодаря изменению напряжения на инструменте и варьированию искровым зазором. Если в качестве инструмента использовать проволоку, то заготовка разрезается с большей точностью. Кроме того, можно добиться контуров повышенной сложности. При других методах обработки сложные контуры получить невозможно.

Электроэрозионная обработка металлов имеет ряд преимуществ:

  • достижение высокого качества обрабатываемой поверхности (однородность, точность). При этом, необходимость в дальнейшей финишной обработке отпадает;
  • возможность получения разных текстур поверхности;
  • возможность обрабатывания очень твердых поверхностей (выше 60 единиц);
  • исключение деформации тонких деталей благодаря отсутствию механической нагрузки;
  • минимальный износ анода;
  • получение поверхностей различных геометрических форм;
  • отсутствие шума в процессе обработки.

Электроискровая обработка. Использование метода

Электроискровой способ обработки нашел свое применение в следующем:

  • прошивка отверстий в заготовках различной твердости;
  • образование углублений;
  • резка деталей различной твердости;
  • удаление изношенных участков закаленных деталей;
  • шлифовка поверхностей любой твердости;
  • очистка деталей после варки сплавами.

Электроэрозионная обработка также нашла свое применение в ремонте строительных машин. С ее помощью производится срезка изношенных частей, удаление сломанных деталей крепежа, наращивание незначительно изношенных деталей.

В заключение следует знать, что прочность и износостойкость деталей машин, упрочненных электроискровым методом, зависит в значительной степени от режимов обработки и упрочняющего материала.

Электроэрозионная обработка

Эти 10 мелочей мужчина всегда замечает в женщине Думаете, ваш мужчина ничего не смыслит в женской психологии? Это не так. От взгляда любящего вас партнера не укроется ни единая мелочь. И вот 10 вещей.

Электроэрозионная обработка

15 симптомов рака, которые женщины чаще всего игнорируют Многие признаки рака похожи на симптомы других заболеваний или состояний, поэтому их часто игнорируют. Обращайте внимание на свое тело. Если вы замети.

Электроэрозионная обработка

13 признаков, что у вас самый лучший муж Мужья – это воистину великие люди. Как жаль, что хорошие супруги не растут на деревьях. Если ваша вторая половинка делает эти 13 вещей, то вы можете с.

Электроэрозионная обработка

Наперекор всем стереотипам: девушка с редким генетическим расстройством покоряет мир моды Эту девушку зовут Мелани Гайдос, и она ворвалась в мир моды стремительно, эпатируя, воодушевляя и разрушая глупые стереотипы.

Электроэрозионная обработка

20 фото кошек, сделанных в правильный момент Кошки — удивительные создания, и об этом, пожалуй, знает каждый. А еще они невероятно фотогеничны и всегда умеют оказаться в правильное время в правил.

Электроэрозионная обработка

Наши предки спали не так, как мы. Что мы делаем неправильно? В это трудно поверить, но ученые и многие историки склоняются к мнению, что современный человек спит совсем не так, как его древние предки. Изначально.

Электроэрозионная обработка (ээо)

В настоящее время применяют несколько технологических схем ЭЭО.

Прошивание удаление металла из полостей, углублений, отверстий, пазов, с наружных поверхностей. На рис. 5.9 показаны схемы изготовления углубления (а) и фасонного стержня (б).

Электроэрозионная обработка

Рис. 5.9. Схемы прошивания: а – паза; б – изготовление фасонного стержня

Электрод-инструмент 1 поступательно перемещается к заготовке 2 со скоростью vи. Оба электрода помещены в ванну 3. заполненную диэлектриком 4. Продукты обработки 5 выбрасываются в межэлектродный промежуток и оседают на дно ванны. Прошиванием можно получать поверхности как с прямой, так и с криволинейной осью.

Существует два варианта прошивания: а) прямое копирование, когда электрод-инструмент находится над заготовкой (рис. 5.9, а); б) обратное копирование с расположением заготовки над электродом-инструментом (рис. 5.9, б). Движение подачи здесь может осуществлять заготовка. Это позволяет облегчить удаление продуктов обработки и за счет сокращения числа боковых разрядов через частицы расплавленного металла в межэлектродном промежутке и повысить точность обработки детали.

Прошивание в электроискровом режиме профильным инструментом используют при прямом копировании: а) для изготовления ковочных штампов, пресс-форм небольших габаритов из твердых сплавов и сталей; б) для изготовления мелких сеток, волноводов, гребенок и других деталей радиоэлектронной промышленности; в) для прошивания отверстий и систем отверстий произвольного сечения в труднообрабатываемых материалах (наи­меньший диаметр круглого отверстия около 0,1 мм); г) для изготовления отверстий с криволинейной осью; д) для нарезания резьб в твердосплавных и закаленных стальных заготовках; е) при маркировании деталей; ж) для изготовления соединительных каналов в корпусных деталях гидроаппаратуры; з) для удаления обломков сверл, метчиков и других инструментов;

При обратном копировании прошивание в электроискровом режиме профильным инструментом используют: а) для изготовления фасонных наружных поверхностей, имеющих ступенчатые переходы, препятствующие выходу металлорежущего инструмента; б) для изготовления фасонных ступенчатых внутренних поверхностей.

Прошивание в электроимпулъсном режиме находит использование: а) при обработке ковочных штампов больших габаритов; б) для получения рабочего профиля крупногабаритных пресс-форм, например, в радиотехнической промышленности; в) для предварительной обработки объемных заготовок сложной формы, например лопаток турбин и компрессоров; г) для изготовления каналов сложного сечения с криволинейной образующей, например межлопаточных выемок в цельных колесах газовых турбин; д) для получения соединительных каналов в деталях гидроаппаратуры; для устранения дисбаланса у деталей из хрупких и твердых материалов, например, магнитных сплавов.

Разрезание профильным или непрофильным инструментом включает: а) разделение заготовки на части (отрезание); б) получение непрямолинейного контура (вырезание). Профильный электрод-инструмент1 при разрезании деталей (рис. 5.10, а) может быть выполнен в форме диска или пластины. Его перемещают к заготовке2 со скоростью vи в плоскости его вращения вдоль детали. Обработка выполняется в ванне3 с диэлектрической жидкостью4 .

Электроэрозионная обработка

Рис. 5.10. Разделение заготовок: а – пластиной;

б – непрофилированным электродом-проволокой

Если разрезание выполняется пластиной с одним поступательным перемещением ее к заготовке, то это будет прошивание. В случае использования непрофилированного электрода (рис. 5.10, б) инструмент 1 выполняют в форме круглой проволоки диаметром 0,002-0,3 мм или стержня, которые могут перемещаться в различных направлениях со скоростьюvи в любой части заготовки2. Для устранения влияния износа электрода-инструмента на точность прорезаемых пазов проволоку или стержень перемещают (обычно перематыванием) вдоль оси со скоростьюv. Разрезание выполняют в ванне с диэлектрической жидкостью.

Разрезанием непрофилированным электродом-инструментом получают: а) узкие сквозные или глухие щели; б) вырубные штампы небольших габаритов из твердых сплавов и закаленных сталей; в) рабочую часть резцов и других инструментов: г) прорези в цангах с отверстиями малого диаметра (менее 2-3 мм); д) таблетки из магнитных, вольфрамовых сплавов, при обработке которых требуется достичь минимального расхода материала.

Электроэрозионное упрочнение, включающее легирование и наращивание поверхности, обычно осуществляют на воздухе. Частицы расплавленного металла инструмента на воздухе не успевают остыть и оседают на поверхности заготовки, образуя на ней слой сплава, насыщенного легирующими элементами электрода-инструмента (либо легирующим компонентом из состава рабочей среды). Кроме того, нанесенный на заготовку слой закален до высокой твердости и имеет за счет этого повышенную износостойкость.

Обработка в электроискровом режиме эффективна для изготовления прецизионных деталей небольших габаритов. Эффективность еще более повышается, если материал детали трудно поддается традиционным методам механической обработки или если обрабатываемая поверхность имеет сложную форму. Такие детали характерны для приборостроения, точного машиностроения, инструментального производства.

Обработка в электроимпульсном режиме характеризуется большей энергией разряда — высота неровностей здесь больше. Но за счет повышения энергии разряда достигается высокая производительность процесса, которая в 15-20 раз превышает аналогичный показатель при электроискровом режиме и составляет для стали до 250 мм/с, для твердых сплавов — 3-5 мм 3 /с. Учитывая малый износ электрода-инструмента и удовлетворительную энергоемкость, не превышающую аналогичного показателя для фрезерования, обработку на электроимпульсном режиме можно рекомендовать для замены фрезерования крупных полостей сложной формы, углублений, каналов, где механической обработкой не удается достичь высокой производительности или где затруднен доступ инструмента в зону резания. Такие изделия применяются во многих отраслях индустрии, в частности в энергетическом и транспортном машиностроении, в двигателестроении, радиотехнической промышленности.

Электроэрозионное шлифование в жидкой среде обеспечивает малую шероховатость поверхности и высокую точность размеров, но производительность здесь ниже, чем при абразивном шлифовании. Процесс протекает при малых усилиях на заготовку, поэтому не происходит ее деформации, не образуются заусенцы. Это позволяет успешно использовать способ для заточки инструмента, обработки нежестких конструкций, а также заготовок, где недопустимы заусенцы, например, деталей летательных аппаратов, приборов, изделий электротехнической промышленности.

Электроэрозионное шлифование в жидких средах используют: а) при изготовлении деталей из хрупких, вязких материалов и деталей, набранных из тонких листов (роторы электрических машин); б) для нарезания наружной резьбы на деталях из труднообрабатываемых сплавов и закаленных сталей; в) для получения прецизионных отверстий; г) для заточки твердосплавного режущего инструмента; д) для профилирования и правки электропроводных абразивных и алмазных кругов.

Станки для электроэрозионной обработки имеют генератор импульсов, систему очистки и подачи рабочей среды в зону обработки, средства регулирования и управления процессом. Конструкция станков зависит от габаритов, массы заготовок, требований к качеству поверхности, назначения станка. Электроэрозионное оборудование выпускается серийно или изготавливается по индивидуальным заказам. Оно может быть универсальным, специализированным и специальным. На рис. 5.11 показана типовая структура электроэрозионного станка.

Электроэрозионная обработка

Рис. 5.11. Структурная схема электроэрозионного станка

Механическая часть 1 включает рабочий стол для установки и закрепления приспособлений или заготовки, ванну для РЖ, устройство для закрепления электрода-инструмента, механизмы его перемещения, следящие элементы систем регулирования и управления процессом. Генератор импульсов 2 может быть как встроенным, так и вложенным в виде автономного блока. Электрошкаф 3 включает электрические узлы — пускатели, рубильники, предохранители и др. Рабочая жидкость хранится в ванне 4, которая комплектуется насосом и устройством для очистки среды от продуктов обработки. В большинстве электроэрозионных станков ванну помещают внутри механической части, сокращая потребную для размещения станка производственную площадь.

Укрупнено можно разделить электроэрозионные станки на копировально-прошивочные и проволочно-вырезные. В состав копировально-прошивочного оборудования входят следующие элементы: несущая конструкция 1 с рабочей ванной2. установленной на столе3. способном перемещаться по заданным координатам, электрод-заготовка4 и электрод-инструмент5. закрепленный в регуляторе подачи6. генератор импульсов7. система регенерации и подачи рабочей жидкости8. состоящая из насосов, фильтров, бака и др. система управления9 (рис. 5.12).

Электроэрозионная обработка

Рис. 5.12. Принципиальная схема электроэрозионного

После установки и закрепления заготовки на столе станка, подведения ЭИ на заданный начальный зазор ванна заполняется рабочей диэлектрической жидкостью, включается устройство относительного перемещения электродов и на межэлектродный промежуток подаются электрические импульсы. Параметры последних выбираются в зависимости от решаемой технологической задачи и могут варьироваться в широких пределах.

Электрод-инструмент подключается преимущественно к положительному полюсу генератора, а обрабатываемая деталь — к отрицательному.

Поверхности обрабатываемой детали и электрода-инструмента не имеют между собой механического контакта. Между ними следящей системой поддерживается зазор определенной величины. При поступлении на электроды импульсов напряжения в межэлектродном зазоре возникают электрические разряды. Разряды при ЭЭО пре­имущественно локализуются в тех местах, где расстояния между поверхностями инструмента и детали имеют наименьшую величину. Так как межэлектродный зазор в месте действия одного или группы разрядов увеличивается, то новые разряды возникают в других местах, и постепенно воздействию разрядов подвергается вся поверхность. Электрод при этом постепенно погружается в заготовку, копируя в ней свою форму.

На вырезных станках процесс электроэрозионной обработки осуществляется при относительном перемещении перематывающейся с подающей катушки 1 на приемную5 проволоки-электрода3 и обрабатываемой детали4 по заданной траектории (рис. 5.13).

Электроэрозионная обработка

Рис. 5.13. Схема обработки при использовании

Процесс осуществляется в технологической рабочей жидкости (РЖ), в качестве которой используются вода, органические диэлектрические жидкости. При этом деталь либо погружается в рабочую жидкость либо последняя подается в зону обработки струей через сопло 2 .

Проволоку можно перемещать по контуру вырезки вручную, контролируя траекторию движения по проектору, и автоматически — с использованием электроконтактных, оптико-электрических копировальных систем и систем ЧПУ.

В приводах, обеспечивающих такие перемещения, используются электродвигатели с регулируемой частотой вращения вала или мотор-редукторы, а для преобразования вращательного движения в прямолинейное чаще всего применяют шариковые винтовые пары (ШВП).

В последние годы в электроэрозионных станках применяют линейные сервоприводы. Они упрощают конструкцию, так как не требуются передаточные механизмы и механизмы преобразования вращательного движения в поступательное (рис. 5.14), практически отсутствует износ движущихся элементов привода.

Электроэрозионная обработка

Важным элементом станков для ЭЭО является устройство автоматического регулирования межэлектродного зазора (МЭЗ). Качество такого регулирования, в конечном счете, определяет весь комплекс технологических показателей обработки, что вытекает из описания физической картины электрической эрозии материалов.

Регуляторы необходимы для поддержания размера межэлектродного зазора или изменения его величины в десятые и сотые доли миллиметра по заданному закону в течение времени обработки. В процессе электроэрозионной обработки возникает много случайных возмущений, вызванных наличием в межэлектродном промежутке электропроводных частиц, колебанием напряжения в сети и др. Регулятор не должен реагировать на такие сигналы, а поддерживать заданный режим подачи электрода-инструмента.

На рис. 5.15, а показана схема регулятора МЭЗ, в котором исполнительный механизм 1 перемещает электрод-инструмент к заготовке или от нее в зависимости от сигнала из межэлектродного промежутка5. Сигнал о положении электрода-инструмента снимают измерительным преобразователем4 и подают его в блок сравнения3. В нем заранее устанавливают опорный сигнал, который является базой для сравнения. Если сигнал, поступающий от измерительного преобразователя4. совпадает с опорным, то на исполнительный механизм1 не поступает каких-либо команд. Если сигнал с преобразователя4 отличается от опорного, их разность передается в усилитель2 и далее, с учетом знака, на исполнительный механизм1. например обмотку управления реверсивного двигателя. Механизм1 перемещает электрод-инструмент в соответствии со значением поступившего сигнала управления.

Электроэрозионная обработка

Рис. 5.15. Структурные схемы регуляторов величины МЭЗ

В описанной схеме опорный сигнал задается жестко и не зависит от изменяющихся условий обработки, что затрудняет достижение оптимального режима обработки. Оптимизация режима возможна в так называемых экстремальных схемах регуляторов (рис. 5.15, б). В этой схеме сигнал подается на исполнительный механизм 1 через преобразователь3. блок сравнения4 и усилитель5. далее через измерительный преобразователь6 на блок оптимизации7. в котором анализируется реальное состояние межэлектродного промежутка2 и производится корректировка управляющего сигнала с учетом получения наибольшего технологического показателя, например производительности. Далее сигнал идет на усилитель8 и используется для изменения опорного сигнала в блоке сравнения4 .

Для обработки полостей и наружных поверхностей сложной формы электроды-инструменты должны перемещаться по различным траекториям. Это может быть орбитальное движение электрода-инструмента, при котором он совершает плоскопараллельное круговое перемещение без вращения вокруг своей оси; осциллирующее движение, когда все точки электрода-инструмента в плоскости, параллельной поверхности стола станка, описывают окружности заданного диаметра; криволинейные движения; вибрация электрода-инструмента в одном или нескольких направлениях. Для этого в станке предусмотрена система рабочих перемещений электрода-инструмента.

Рабочие перемещения может совершать и деталь вместе с элементами технологической системы, на которых она базируется и закрепляется. В этом случае используют вибрационные и вращающиеся столы.

С целью повышения производительности, точности обработки и улучшения качества поверхности деталей целесообразно осуществлять прокачку рабочей жидкости (РЖ) через межэлектродный промежуток. Для этого в станках предусмотрена система очистки и подачи рабочей жидкости, состоящая из бака, ванны, насоса, фильтров, трубопроводной арматуры и др. (рис. 5.16).

Электроэрозионная обработка

Рис. 5.16. Система очистки и подачи рабочей жидкости

Рабочая жидкость из бака 1 подается насосом2 через фильтры4 и устройство5 регулирования расхода в рабочую зону. При этом возможны два варианта подачи РЖ: либо при открытом кране9 через полый электрод-инструмент11 в промежуток между ним и заготовкой12. либо через кран10 непосредственно в рабочую ванну13. На рис. 1.10 также обозначены:3 – манометры для измерения давления рабочей среды;14 – отверстие для слива РЖ из рабочей ванны13 в бак1 ;8 – ротаметр.

Для стабилизации свойств РЖ применяют фильтры. Обычно последовательно ставят фильтры грубой и тонкой очистки. На небольших станках, где съем металла незначителен (до 400…500 г в смену), применяют фильтры с бумажными фильтрующими элементами, которые устанавливают по несколько штук в пакете в зависимости от напора рабочей среды. Широкое распространение получили намывные фильтры, в которых используются вспомогательные фильтрующие вещества. Они состоят из мелкопористых частиц с большой активной поверхностью, на которой происходит осаждение шлама. Используются также магнитные, сетчатые фильтры, центрифуги, сепараторы, гидроциклоны.

Съем металла при электроэрозионной обработке происходит вследствие суммарного воздействия на металл следующих друг за другом электрических импульсов. Формирование импульсов тока, подводимых к электродам электроэрозионного станка, производится при помощи генераторов импульсов.

Широкодиапазонные генераторы вырабатывают импульсы с частотой 1. 880 кГц и выходным током 16. 180 А, т. е. дают возможность работать на любых режимах электроэрозионной обработки. Кроме того, они вырабатывают импульсы такой формы, при которой износ электрода-инструмента становится минимальным.

Структурная схема широкодиапазонного генератора импульсов показана на рис. 5.17. Она включает в себя источник питания, силовые блоки, число которых может быть равно шести, с разделительным диодом Д, блок поджига, задающий генератор, предварительный усилитель мощности, межэлектродный промежуток (МЭП), блок защиты от коротких замыканий.

В состав силовых блоков и блока поджига включены силовые транзисторы, работающие в ключевом режиме и переключающиеся синхронно от задающего генератора. При включении транзисторов от блока поджига подается маломощный импульс. Он способствует пробою промежутка и формированию низковольтного разряда. До пробоя разделительный диод Д заперт. После пробоя напряжение на промежутке снижается до 40…25 В, диод Д открывается и через промежуток проходит импульс тока, значение которого определяется количеством включенных параллельно силовых блоков. Их синхронное выключение прерывает разряд. При коротком замыкании электродного промежутка МЭП все транзисторы силовых блоков отключаются. Подача импульсов к электроэрозионному промежутку возобновляется после ликвидации короткого замыкания.

Электроэрозионная обработка

Рис. 5.17. Структурная схема широкодиапазонного

Органы управления генератором позволяют регулировать следующие параметры импульсов: форму импульсов (прямоугольные или гребенчатые импульсы), частоту и скважность, количество импульсов в пакете, длительность паузы между пакетами, среднее напряжение на МЭП и средний рабочий ток. Регулировка частоты осуществляется в диапазоне 1…88 кГц.

При обработке импульсами прямоугольной формы как производительность, так и износ инструмента выше, чем при использовании гребенчатых импульсов. Поэтому форму импульсов выбирают исходя из решаемой технологической задачи с учетом размеров обрабатываемой поверхности.

Формы импульсов, обеспечиваемых данным генератором, представлены на рис. 5.18.

Электроэрозионная обработка

Рис. 1.13. Импульсы напряжения (1, 2) и тока (3) прямоугольной (а) и гребенчатой (6) формы, полученные в режиме холостого хода (1) и в рабочем режиме (2, 3):

А — поджигающий импульс, Б — силовой импульс, В — пауза между пакетами

Современные генераторы ШГИ позволяют эффективно обрабатывать одновременно до 10000 отверстий диаметром 0,5. 1 мм. Обработка, например, 1000 отверстий диаметром 1,2 мм в листе из нержавеющей стали толщиной 1,5 мм производится за 25. 30 мин с применением специальных многоэлектродных держателей.

Электроэрозионная обработка металлов

Существует довольно много различных способов, применяемых для изменения размеров, формы, качества металла. Некоторые позволяют существенно повысить качество поверхности и ускорить процесс изменения размеров. Электроэрозионная обработка – способ изменения формы, размеров, показателя шероховатости, свойств поверхности, который заключается в воздействии электрического разряда на заготовку при использовании электрода-инструмента.

Электроэрозионная обработка

Основы технологии

К особенностям, которыми обладает электроэрозионная обработка, можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. В качестве одного из электродов выступает заготовка, другого – электрод-инструмент.
  2. Подача разряда проводится периодически, в виде коротких импульсов, так как подобное влияние позволяет восстановить электрическую прочность среды между электродами.
  3. Униполярные импульсы подаются для того, чтобы уменьшить износ используемого электрода-инструмента.
  4. Важным моментом можно назвать то, сколько длится импульс. При малой продолжительности подаваемого импульса существенно повышается износ анода. Однако при большой длительности импульса существенно повышается износ катода.

Электроэрозионная обработка

Схема электроэрозионного метода обработки

Зачастую на практике используется способ подключения к положительному и отрицательному плюсу генератора переменного тока.

Электроэрозионная обработка

Классификация методов

Существуют следующие способы электроэрозионной обработки заготовок:

  1. Комбинированный метод – предусматривает использование сразу нескольких методов воздействия. Некоторое оборудование позволяет комбинировать механическую и электроэрозионную обработку. Этот метод довольно популярен в последнее время, так как дает возможность достигнуть высоких результатов.
  2. ЭЭХО или электроэрозионно-химическое шлифование – метод воздействия, который предусматривает комбинирование метода подачи тока и электролита. Метод довольно популярный, позволяет повысить качество поверхности и изменить форму заготовки.
  3. Абразивная с подачей электрического тока позволяет воздействовать на заготовку для изменения шероховатости. В данном случае оборудование предназначено исключительно для получения определенной шероховатости.
  4. Анодно-механическое воздействие определено тем, что процесс происходит в жидкой среде. В данном случае после подачи тока на поверхность появляется пленка, которая в последствие удаляется механическим методом.
  5. Электроэрозионное упрочнение путем обработки электричеством характеризуется тем, что используемое оборудование позволяет существенно повысить прочность поверхностного слоя. Процедура не занимает много времени, проста в исполнении.
  6. Объемное копирование – оборудование в данном случае имеет инструмент определенной формы и размеров, которые отражаются на заготовке при подаче тока.
  7. Прошивание – способ электрического воздействия, при котором образуется отверстие определенного диаметра и формы.
  8. Маркирование проводится путем нанесения определенной информации, которая остается на долгое время. Данная маркировка проста в исполнении, менее затратная.
  9. Электроэрозионная резка проводится довольно часто. Она отличается тем, что можно получить высокоточные размеры путем резания этим методом.
  10. Шлифование также проводится довольно часто.

Электроэрозионная обработка

Схема проволочно-вырезного электроэрозионного станка

Вышеприведенные моменты определяют то, что электроэрозионная обработка металлов позволяет получить заготовку с наиболее подходящими показателями.

Характеристики электрического разряда

От того, как подается электрический разряд, зависит многое. Электроискровая обработка может характеризоваться нижеприведенными моментами:

  1. Первый этап заключался в электрическом пробое. При нем происходит искровой разряд.
  2. Следующим этапом становится возникновение дугового разряд, который оказывает более серьезное воздействие.

Вышеприведенные моменты определяют то, что многие генераторы способны выдавать многоступенчатый разряд. Подобный подход позволяет существенно повысить качество получаемого результата.

Длительность и частота импульса определяется тем, какое воздействие следует оказать на поверхность. Длительность одного импульса может находится в пределе 0,1 … 10 −7 секунды. Также важным показателем можно назвать частоты в диапазоне от 5 кГц до 0,5 МГц. Следует отметить, что электроэрозия позволяет получать качество поверхности с наименьшей шероховатостью: чем меньше длительность импульса, тем меньше показатель. Показатель площади заготовки определяет то, какая сила тока используется. К примеру, при площади 3 600 квадратных миллиметров показатель силы тока составляет 100 А.

Преимущества рассматриваемого метода

К достоинствам рассматриваемого метода можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. Используемый инструмент, который выступает в качестве электрода, может иметь произвольную форму. Этот момент определяет то, что можно провести образование закрытых каналов. Механическое снятие металла имеет много ограничений в плане того, какие можно получить формы.
  2. Заготовка может быть представлена любым токопроводящим материалом. Однако отметим, что использовать материалы с высоким сопротивлением нельзя. Высокий показатель сопротивления приводит к нагреву поверхности.
  3. Рассматриваемый процесс полностью автоматизирована. Этот момент определяет то, что вероятность возникновения человеческого фактора, приводящего к браку, исключается.
  4. Точность получаемых размеров и степени шероховатости очень велика. При этом важно отметить, что можно получить высокую точность формы, размеров, шероховатости и других показателей.

Электроэрозионная обработка – современный метод производства, который с каждым годом пользуется все большей популярностью. В последнее время создается довольно много оборудования, которое может оказывать действие электрического разряда.

Недостатки

Есть определенные недостатки, которые определяют отсутствие возможности повсеместного использования электроэрозионной обработки. К основным недостаткам можно отнести?

  1. Невысокая производительность. Для изменения формы или размеров, качества поверхности требуется довольно продолжительное воздействие электрического разряда. Большая часть оборудования имеет следующий показатель производительности: 10 миллиметров за одну минуту.
  2. Высокое энергопотребление определяет то, что стоимость получения деталей очень высока. Электричество – самый дорогой источник энергии, который используется во многих сферах промышленности.
  3. Сложность процесса определяет то, что управлять оборудованием может исключительно профессионал.
  4. Есть определенные требования к тому, где устанавливается техника. Стоит учитывать то, что технология предусматривает подачу тока с высокой силой тока и напряжением.

В заключение отметим, что электроэрозионная обработка в последнее время используется в различных отраслях промышленности для изменения эксплуатационных качеств материала. При определенном воздействии можно повысить сопротивление поверхности к образованию царапин, появлению отпечатков пальцев и так далее.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .


Внимание, только СЕГОДНЯ!
Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *