Електроерозийни машини

МашиниСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 9, 2014

Електроерозийните машини намират приложение при обработката на твърди метали или такива, които са трудно обработваеми с традиционните методи. Обикновено се използват за обработка на матрици и пресформи 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 гравиране на букви, цифри, фирмени знаци и други. С тях се постига високо качество на маркирането, без да се предизвиква деформация на обработвания метал и без да се създават зони на концентрирани вътрешни напрежения, които се получават при ударно маркиране.

Електроерозийното 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.

Освен с широка приложна област, електроерозийната обработка се отличава с постигането на високо качество на обработваните повърхности от гледна точка на точност, чистота и хомогенност, поради което отпада необходимостта от извършването на довършително обработване.

Електроерозийната обработка
се характеризира с разтопяването и изпаряването на малки порции материал от електрически разряди, които се подават периодично от специални импулсни генератори. Продуктите от въздействието се изхвърлят в междуелектродното пространство, което е запълнено с газова среда или 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 стабилност на процеса.

Обработващият инструмент и обработваният детайл функционират като електроди, между които протича електрически искров или дъгов разряд. Той е вследствие на йонизирането на средата между двата електрода при достигане на дадена разлика между потенциалите им. Електрическият импулс йонизира течната или газова среда там, където разстоянието между електродите е най-малко.

За да се осъществи процесът, в повечето случаи е необходимо то да е в диапазона 0,01 - 0,05 mm, като обикновено електродите не се допират. Ако те не се движат, протичането на разряда се прекратява в момента, в който постоянно увеличаващото се в течение на процеса разстояние между тях премине даден праг.

На практика въздействието на искрата продължава не повече от 0,01 секунда, но това е достатъчно, за да се отдели достатъчно енергия, която мигновено да загрее, разтопи и изпари малки количества материал. Поради кратката продължителност на разряда, топлината не достига голяма дълбочина при разпространението си в материала. В йонизираната зона токът е с изключително висока плътност, като температурата в контактната зона между искрата и материала достига десетки хиляди градуси.

Фази на процеса
В рамките на първия етап импулсният генератор подава напрежение към инструмента, който постепенно се приближава към обработвания детайл. Когато разстоянието между повърхността на детайла и инструмента стане достатъчно малко, от йонизираната среда към заготовката протича искра.

Искрата образува микроскопична вдлъбнатина в зоната на контакт с обработваната повърхност, като големината й е в права пропорционалност спрямо големината на напрежението между двата електрода. В тази фаза под въздействието на разряда се изпаряват част от електрода и материала на заготовката.

В края на процеса след прекратяване на разряда облак от изпарен материал се образува в диелектрика, който впоследствие се втвърдява, като образува отпадъчен продукт. Продуктът е под формата на гранули с много малки размери.

Електроискрова и електроимпулсна обработка
Когато става дума за електроерозийна обработка на детайли, често срещано е подразделянето й на електроискрова и електроимпулсна. На практика съществена разлика между тях няма, въпреки че електроимпулсната обработка се характеризира с увеличена продължителност на импулсите и по-висока скорост на отнемане на материал при сравнително по-ниско износване на инструмента, който се явява катод.

При протичането на дъгов разряд между електродите, се получава интензивно разрушаване на катода. По-висока производителност и по ниско износване в този режим на обработка се постига чрез свързване на катода с обработваната заготовка - анода.

При електроискровата обработка на детайли електродите се свързват при права полярност, а искровият разряд е с по-малка продължителност във времето. Тук обработващият инструмент отново играе ролята на катод, а обработваната заготовка – на анод.

В такъв режим се обработват предимно твърди и трудно обработваеми сплави, тантал, молибден, волфрам и др. Електроискрова обработка се използва и за изработване на различни сечения в дълбоки отвори, шлифоване и маркиране на детайли, изрязване на заготовки от листов материал, нарязване на зъби и резби и др.

Видове електроерозийни машини
В зависимост от прецизността на обработка на детайлите, електроерозийните машини се класифицират като машини с общо предназначение, машини с повишена точност и прецизни машини. Когато фактор е обхватът на приложенията, машините се подразделят на универсални, специални и специализирани. Съвременните решения, използвани за електроерозийна обработка, се поделят основно на нишкови и обемни.

Общи елементи в конструкцията на всички електроерозийни машини са приспособлението за преместване и фиксиране на обработващия инструмент или детайла и устройството, регулиращо разстоянието между двата електрода и хидравличната система, която се състои от водна помпа, вана с хидравлична течност и филтри.

Преместващото устройство тук не е подложено на голямо силово натоварване за разлика от аналогичните системи при конвенционалното металорязане. Импулсните генератори, които се използват за електроерозийна обработка, обикновено са универсални и вървят отделно от машината, като могат да се използват с различни типове металообработващо оборудване.

Нишкови електроерозийни машини
Отличителна характеристика на съвременните нишкови електроерозийни машини е високото ниво на автоматизация. Те осигуряват надеждна и гъвкава работа и широк обхват на извършваните операции. На пазара са достъпни както стандартните двукоординатни, така и четирикоординатни и петкоординатни машини.

Високата им точност на обработка на детайли с различни геометрии и богатият им функционален диапазон се дължат на интегрираните системи за цифрово-програмно управление. Самият обработващ инструмент представлява ултратънка нишка с дебелина до 30 микрометра, която обикновено се изработва от молибден, волфрам, месинг или мед.

Тя се врязва в детайла перпендикулярно или под даден ъгъл спрямо обработваната повърхност, като се обтича от охлаждащ флуид, който същевременно отвежда отпадните продукти извън зоната на рязане. За работна течност най-често се използва керосин, масло, дейонизирана или дестилирана вода.

Нишковото ерозийно оборудване е предназначено основно за изработването на инструментална екипировка, като методът е подходящ и за изработване на детайли от закалена стомана и трудно обработваеми материали. Посредством нишковите ерозийни машини на практика се извършва рязане без непосредствен контакт между обработващия инструмент и заготовката и без стружкоотделяне.

За да се осъществи процесът, между нишката и детайла се подава импулсно напрежение от генератор. Честотата и стойността на импулсите се определят от особеностите на приложението и изискванията по отношение на грапавостта на обработваната повърхнина.

Обемни електроерозийни машини
При обемните електроерозийни машини 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.

Обемните електроерозийни машини могат да осигурят направата на резби в закалени детайли, обработка на профили на сравнително големи дълбочини, легла за лагери, изписване на надписи и лога, обработка на тесни канали, както и традиционното пробиване на отвори или разпробиване на счупени метчици, свредла и скъсани болтове. Освен това обемните електроерозийни машини имат голямо практическо приложение в производството на инструментална екипировка.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top