Електроерозийна обработка

МашиниСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 2, 2013

ПОДОБНИ СТАТИИ

В последните години електроерозийната обработка сериозно разширява своя дял в областта на металообработването, като в същото време продължава да се развива с бързи темпове в посока повишаване на качеството и предлагането на нови конструктивни решения. Електроерозийните машини намират все по-широко приложение при обработката на повърхнини със сложни контури, отвори и други. Предпочитано решение са при обработка на твърди метали, които трудно се обработват с традиционно използваните технологии. Сред основните й предимства е постигането на високо качество на обработваните повърхности от гледна точка на точност, чистота, хомогенност, поради което отпада необходимостта от извършването на довършително обработване. Лесно се обработват и тънкостенни детайли, без да се деформират, поради отсъствието на механично натоварване.

Особености на електроерозийната обработка
Характерна особеност на електроерозийната обработка е начинът на отнемане на материал от обработвания детайл. Методът се основава на протичането на електрически разряд между два електрода. Процесът може да протече в газова среда или в диелектрична течност като масло, керосин, вода и други. Обикновено се предпочита течната среда, тъй като тя осигурява по-добри условия за отделяне на продуктите от ерозията и осигурява стабилност на процеса. Сред основните изисквания към течностите са да имат подходящ вискозитет, електроизолационни свойства, химическа устойчивост към действието на разрядите.

В ролята на електроди съответно са обработващият инструмент и обработваният детайл. Когато разликата в потенциалите на двата електрода достигне определена стойност, газовата или течната среда между тях се йонизира, вследствие от което между електродите протича електрически ток във вид на искров или дъгов разряд. Поради високата плътност на тока температурата в тази зона на материала може да достигне до над 10 000 оС. При подобна температура настъпва мигновено разтопяване и изпаряване на много малък обем от метала. Самото въздействие на искрата е с продължителност не повече от 0,01 секунда. Поради краткия период на въздействие, топлината не се разпространява на голяма дълбочина в материала. В същото време, периодът е достатъчен за отделянето на достатъчно количество енергия за загряване, топене и изпаряване на малки количества материал. Качеството на крайния продукт и производителността на самия процес зависят от основните параметри на електрическия импулс като продължителност, честота.

Електрическите импулси йонизират средата между електродите в местата, където разстоянието между тях е най-малко. Ако електродите не се движат, разстоянието между тях постепенно нараства и в един момент протичането на електрически разряд между тях се прекратява. Обикновено разстоянието, на което е необходимо да бъдат електродите, за да се осигури протичането на процеса, варира в диапазона 0,01 - 0,05 mm, като в повечето случаи електродите не се допират помежду си. Честота на електрическите импулси обикновено варира в диапазона от 100 докъм
2 000 000 Hz.

Самият процес включва следните етапи. Към инструмента се подава импулсно напрежение, след което той започва да се приближава към заготовката. При достигане на определено разстояние между инструмента и обработваната повърхност, в рамките на колона от йонизиран флуид към детайла протича искра. В мястото на контакт между искрата и повърхността на заготовката се образува микровдлъбнатина, големината на която е пропорционална на напрежението между инструмента и заготовката. При преминаването на искрата части от електрода и материала на детайла се изпаряват. След изгасване на искрата в диелектрика се образува облак от изпарен материал, който се втвърдява и образува отпаден продукт под формата на гранули с много малък диаметър. 

Елктроерозийната обработка често се подразделя на електроискрова и електроимпулсна обработка. Принципна разлика между тези два вида електроерозийна обработка няма, въпреки че при електроимпулсната обработка продължителността на импулсите и скоростта на снемане на метали се увеличават, а износването на инструмента намалява.

Електроискровият режим се характеризира с използването на искрови разряди с малка продължителност и с права полярност на свързване на електродите. Заготовката се явява анод, а обработващият електрод - катод. Този вид електроерозийна обработка се използва предимно при обработката на твърди и трудно обработваеми сплави, при обработката на тантал, молибден, волфрамов, и др. Подходяща е за обработване на дълбоки отвори с различни напречни сечения. Използва се и за изрязване на детайли от листов материал; за нарязване на зъби и резби; за шлифоване и маркиране на детайли.
Електроимпулсната обработка се характеризира с използването на импулси с голяма продължителност, дъгов разряд между електродите и по-интензивно разрушаване на катода. В тази връзка, при този режим на работа катодът се свързва със заготовката, което осигурява висока производителност и по-малко износване на инструмента в сравнение с електроискровата обработка.

Извършвани операции
Електроерозийната обработка обикновено се използва за извършване на няколко основни обработващи операции, сред които обработка на матрици и пресформи, особено ако те са изработени от твърди материали; пробиване на отвори с различни диаметри в сита решетки, пластини и др.; шлифоване на отвори, конуси и др.; изрязване на детайли със сложна форма; обработка на повърхности и други.
Електроерозийните машини са подходящи и за извършване на маркиращи операции като гравирането на букви, цифри, фирмени знаци и други. Електроерозийното маркиране се характеризира с постигането на високо качество, без да предизвиква деформация на обработвания метал и без да създава зони на концентрирани вътрешни напрежения, които се получават при ударно маркиране. Дълбочината на знаците обикновено се движи в диапазона от 0,1 до 1 mm. Производителността варира около 3-8 mm/s. Електроерозийнното рязане е широко използвано при изработването на детайли за електровакуумната техника и електрониката; в инструменталното производство за производство на матрици, поансони и държачи за тях и други.

Електроерозията е подходяща и за шлифоване на труднообработваеми материали, магнитни и твърди сплави.

Електроерозийни машини
Използваните в практиката електроерозийни машини могат да бъдат специализирани, специални и универсални, а в зависимост от точността на обработка на детайла – прецизни, с повишена точност и с общо предназначение. Общи елементи за всички тях са устройство за преместване и фиксиране инструмента, устройство за регулиране на пространството между електродите и хидравличната система. Използваните генератори за машините обикновено се произвеждат отделно и могат да работят с различни металорежещи машини, като правило те са универсални. Устройствата за преместване на инструмента или детайла при електроерозийните машини се различават от тези използвани при стандартните металорежещи машини, тъй като те не са подложени на значителни силови натоварвания. Друга особеност е наличието на електроизолация между електродите. Хидравличната система се състои от водна помпа, вана с хидравлична течност и филтри.

Към момента използваните електроерозийни машини се подразделят основно на нишкови и обемни. При нишковата ерозия обработващият инструмент е тънка нишка от молибден, мед, месинг, фолфрам, която обикновено е с дебелина до 30 микрометра. При обемната ерозия се използва електрод от графит, мед, месинг, алуминий и други.

Нишкови и обемни електроерозийни машини
Нишковите електроерозийни машини се използват предимно за изработването на инструментална екипировка като матрици, поансони, различни видове щампи, фасонни инструменти и др. Считат се за подходящи и за производството на детайли със сложна конфигурация от закалени стомани и труднообработваеми материали. Обработката на материала е посредством рязане, без да има непосредствен контакт между инструмента и детайла, и без отделяне на стружка. Нишката се врязва в заготовката и може да се движи перпендикулярно или под ъгъл спрямо обработвания детайл. Рязането се извършва при подаване на импулсно напрежение между инструмента и заготовката. Стойността и честотата на генерираните от генератора токови импулси се избират в зависимост от конкретните условия на работа и изискванията за грапавост на обработените повърхнини. Нишката се обтича от работна течност, която изпълнява и функцията на охлаждаща среда, като също така отвежда продуктите от ерозията извън зоната на рязане. Като работна течност обикновено се използва масло, керосин, дестилирана или дейонизирана вода.

Съвременните нишкови ерозийни машини се характеризират с високо ниво на автоматизация, надеждност, гъвкавост и възможност за извършване на различни технологични операции. Предлагат се двукоординатни, четирикоординатни и петкоординатни машини. Оборудвани са със системи за цифрово-програмно управление, което позволява изпълняването на редица функции, осигуряващи висока точност на обработка на отделните геометрични елементи на детайла.

При обемната ерозия скоростите на обработка зависят от обработваната зона, вида на материала и условията на работа. Използваният диелектрик действа като проводник на искрата, като охладител и като помощна среда за отвеждане на отпадните продукти. Сред най-често използваните диелектрични течности при обемната ерозия са масла на нефтена основа. Придаването на необходимата форма на детайла обикновено е чрез копиране на формата на електрода или неговото сечение. При тази обработка обработваемият детайл по форма се явява обратен образ на работната повърхност на инструмента. Съществуват методи за право и обратно копиране. Този метод е прост като изпълнение и широко използван в промишлеността.

Новият брой 8/2017

брой 8-2017

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top