Раздел 6.

Вопросы:

1. основы электроэрозионной обработки и область ее применения.

2. теоретические и технологические аспекты электроэрозионной обработки.

3. режимы электроэрозионной обработки, применяемое оборудование и инструменты.

Метод ЭЭО был открыт в 1943 году супругами Лазаренко и был положен в основу технологических процессов изготовления сложных ответственных деталей (ковочные, вырубные, формовочные штампы, пресс-формы, литейные формы, высадочный и металлорежущий фасонный инструмент, детали топливной аппаратуры, приборы и др.)

Изобретение метода ЭЭО имело выдающееся значение. К традиционным способам формообразования (резание, литье, обработка давлением) прибавился новый метод, в котором использовались электрические процессы. Ранее использовался электроискровой метод, позже - электроимпульсный.

В начале 50-х годов были разработаны специальные генераторы импульсов, благодаря которым обработку можно было проводить на более продолжительных искродуговых и дуговых разрядах. Процесс стали называть электроимпульсной обработкой.

1. Электроэрозийное формообразование осуществляется за счет перепада удельных энтальпий вещества, вызывающего тепловой поток (1), который создает потоки пара и жидких частиц (2) и образует лунки (3) на поверхности электрода.

2. Электроды (1) и (2) между которым подается напряжение U с выхода источника питания (4), включенного в промышленную сеть (3). Заготовкой является электрод (1), а инструментом – электрод (2). Заготовка и электрод-инструмент отделены МЭП (5), заполненным специальной средой (диэлектрик).

Различают 3 вида МЭП:

1. параллельный – ограниченный двумя параллельными поверхностями

2. квазипараллельный – ограниченный неплоскими поверхностями электродов, локально параллельных друг другу

3. МЭП сложной формы, размеры которой сопоставимы с кривизной обоих электродов

Удаление металла с заготовки происходит в среде диэлектрика за счет микроразрядов, расплавляющих часть металла по мере сближения электрод - инструмента (2) с электрод-заготовкой (1) напряженность электрического поля возрастает обратно-пропорционально межэлектродному зазору,

E = U/а,

где U – разность потенциалов электрод-инструмента и электрод-заготовки,

а - зазор между электродами минимальный.

Местоположение зазора определяется рельефом электрод-инструмента и электрод-заготовки.

1стадия - ЭЭ процесса является пробой МЭП, в результате образования зоны с высоким напряжением электрического поля. Под действием разряда происходит ионизация промежутка, через который между электродами (1) и (2) начинает протекать электрический ток. Образующийся канал проводимости (3) представляет собой узкую цилиндрическую область, заполненную плазмой (ионы, электроны). Через канал проводимости протекает ток, скорость нарастания силы которого достигает сотен КА/сек на границе канала происходит плавление металла и образуются лунки.

2 стадия- образование около канала проводимости газового пузыря (5) и паров жидкости и металла. Вследствие высокого давления в канале (2*10⁷Па), канал проводимости стремиться расшириться, сжимая окружающую его газовую фазу. Затем начинается расширение этого газового пузыря , а границы канала проводимости движутся с высокой скоростью в радиальном направлении (v=150-200м/сек). На наружной границе образуется так называемый фронт уплотнения, в котором давление меняется от исходного в жидкости, до высокого на границе фронта.

3 стадия – прекращение тока, отрыв ударной волны от газового пузыря и продолжение его расширения по инерции. Когда он достигнет наибольшего размера, давление внутри него резко падает и содержащийся в лунках расплавленный металл вскипает и выбрасывается в МЭП.

На электроды 1 и 2 с генератора импульсов поступают периодические импульсы напряжения. Таким образом, электроэрозионное формообразование является итогом последовательного возникновения на электроде – заготовке большого числа лунок. Если частота повторения импульсов напряжения – f, то в идеальном случае период возникновения импульсных тепловых потоков и образование лунок можно определить :

Т=1/f,

где Т – период;

τ_и – продолжительность импульса (единичного).

η= Т/ τ_и

так как Т>τ_и → η > 1

η – скважность

I_ср – ток, который протекает за один период.

I_ср=1/Т_о^т∫i d t τ_и = f _о^т∫i d t

Т= η τ_и

f=1/ η τ_и

Производительность ЭЭО.

Производительность ЭЭО оценивается отношением объема или массы удаленного металла ко времени обработки:

Q=Ф а А f

Ф = f /f_э → 1

f – частота импульсов генератора

f_э – частота импульсов, вызывающих эрозию

а – объем металла, снимаемого одним импульсом.

Показатель К=Фа

А – энергия одного импульса

Q=КА/ η τ_и (*)

К в (*) определяется экспериментально и зависит от вида и состояния среды, ее прока? Ки, материалов и размеров электродов и характеристики импульсов напряжения.

Таким образом, повысить производительность процесса ЭЭО можно, если подобрать оптимальное сочетание факторов, позволяющих увеличить долю полезной энергии импульса, его мощность и частоту следования импульсов.

Для получения высокой производительности процесса ЭЭО необходимо правильно выбирать сочетание площади обрабатываемой поверхности и мощности источника питания. Такой выбор выполняется с помощью пространственной диаграммы в координатах: сила тока - площадь обработки- производительность.

Электроэрозийное оборудование.

Станки для ЭЭО, в отличие от металлообрабатывающих, иеют генератор импульсов, систему очистки и подачи среды в зону обработки, а также средства регулирования и управления процессом.

Механическая часть электроэрозийного станка включает рабочий стол (для установки и закрепления приспособлений и заготовок), ванну (для рабочей жидкости), устройство для закрепления электрод-инструмента, механизм его перемещения, следящие элементы (датчики), систему регулирования и управления процессом.

В настоящее время в электроэрозионных станках используются релаксационные, машинные, магнитно-насыщенные, ламповые и полупроводниковые генераторы импульсов. Наиболее распространены релаксационные, у которых параметры импульса определяются состоянием МЭП.

В конструкции станка предусмотрены регуляторы подачи электрод-инструмента, которые обеспечивают постоянство МЭП в течении всего процесса обработки.

Для повышения производительности, точности и улучшения качества поверхности деталей осуществляют прокачку рабочей жидкости через МЭП с помощью специальной гидравлической системы станка.

Конструкции станков для ЭЭО зависят от габаритов, массы заготовок, требований к качеству поверхности и назначение самого станка.

Типы электроэрозионных станков.

Станки для электроэрозионной обработки делят на:

1. прошивочные

2. шлифовальные

3. станки для разрезания профильным и непрофильным инструментом

О тдельная группа представляет станки для электроконтактной обработки на воздухе и установки для упрочнения и легирования. Станки для изготовления полостей профильных инструментов называются копировально-прошивочными. Универсальные копировально-прошивочные станки позволяют выполнить полости, отверстия любого сечения, наносить на заготовку надписи, гравировку. Этот вид станков получил набольшее распространение в промышленности.

Электропроволока (2) при перемотке с катушки (11) на катушку (4) проходит около устройства (5), непрерывно изменяющего диаметр электродной проволоки. Для стабилизации угла наклона боковой поверхности заготовки к вертикали и прорезаемой щели (в) независимо от износа проволоки (2) устройство(5) устанавливаем так, чтобы измерять сечение электродной проволоки и на участке а-а (на выходе). Такое устройство обеспечивает получение на его выходе напряжение U, пропорциональное диаметру измеряемой проволоки.

Измерительный мост (6) предназначен для сравнения напряжения, выдаваемое устройством (5), пропорциональное фактическому диаметру (d) с эталонным значением напряжения соответствующим номинальному значению диаметра d₀ . На выходе измерительного моста (6) включается блок задержки (7), предшествующий усилителю-формирователю (8), подключенного на входе регулирующего генератора импульсов (9), питание на который поступает от выпрямителя (10).