Глава 2. Технологические показатели процесса ээо
2.1. Производительность обработки
Производительность электроэрозионного метода Q характеризуется объемом металла, снятого с заготовки в единицу времени и может быть определена из формул
Q=kP; (7)
P=WИf; (8)
k=CplT2 (9) [4] ,
где WИ - энергия единичного импульса, Дж;
f - частота импульсов, Гц;
k - коэффициент, зависящий от теплофизических констант
обрабатываемого материала ;
С - теплоемкость, кал/г.град.;
p - плотность, г/см3;
l-теплопроводность,
T-температура плавления обрабатываемого материала, град.С.
Теплофизические константы материалов
Таблица 1.
Константа |
Материал |
||||
|
медь
|
сталь |
вольфрам |
алюминий |
титан |
С (кал/г.град) |
0,094
|
0,166 |
0,037 |
0,24 |
0,142 |
Т (град.С.) |
1083
|
1527 |
3367 |
660 |
1660 |
р (г/см3) |
8,9
|
7,9 |
19,3 |
2,54 |
4,5 |
Приведенное равенство показывает, что повышать производительность ЭЭО возможно либо путем повышения частоты следования импульсов f , либо путем увеличения энергии импульса Wи.
Первый путь повышения производительности целесообразно использовать тогда, когда к качеству обрабатываемой поверхности предъявляются повышенные требования. Поэтому для получения чистой поверхности с минимальным дефектным слоем следует повышать частоту следования импульсов до десятков и сотен кГц, беря небольшие значения энергии импульса (меньше 10-3Дж).
Для удаления больших объемов металла, когда не предъявляется высоких требований к качеству обрабатываемой поверхности, процесс ЭЭО целесообразно вести при максимально возможных значениях энергии импульсов (десятки Дж) с невысокой частотой импульсов (меньше 0,4 кГц). Рассмотренный путь повышения производительности при приведенных значениях параметров импульса может быть реализован при обработке стальных деталей.
В случае обработки непрофилированным электродом производительность оценивают отношением площади боковой поверхности образующегося паза (без учета ширины реза) ко времени обработки. Площадь обработки определяется как произведение длины пути резания на толщину реза. К непрофилированным электродам-инструментам относят обработку (разрезку) проволокой, диском, лентой.
На производительность ЭЭО при прочих равных условиях влияет величина межэлектродного промежутка. При L=0 (рис.9) производительность равна нулю в связи с тем, что имеет место короткое замыкание электродов, а следовательно, нет импульсного высвобождения электрической энергии в зоне обработки.
L>Lопт
Рис.9
При 0<L<Lопт не соблюдаются оптимальные условия для протекания процесса: для выбранного режима обработки межэлектродный промежуток мал, что обуславливает трудность удаления продуктов эрозии из зоны обработки, а следовательно, наличие частых коротких замыканий. По указанным причинам при данной величине межэлектродного промежутка производительность не достигает номинального значения.
При L=Lопт устраняются недостатки выше рассмотренного случая и производительность достигает своего максимума.
C дальнейшим ростом межэлектродного промежутка его пробой может наступить не во всех случаях, а только при подаче на электроды повышенного напряжения.
Существенное значение имеет также площадь электродов. При достаточно большой площади в межэлектродном промежутке всегда имеется большое количество участков, подготовленных для прохождения импульсов тока; производительность обработки при этом возрастает. Если площадь сечения торца электрода-инструмента мала по сравнению с диаметром канала пробоя, в межэлектродном промежутке не может быть реализована значительная мощность.
Производительность обработки может быть увеличена принудительным удалением продуктов эрозии из межэлектродного промежутка.
Для уменьшения времени обработки и получения высокого качества обработанной поверхности рекомендуется при грубом режиме снять максимально возможный припуск на обработку с таким расчетом, чтобы глубина микротрещин, которые неизбежно проявляются при этой операции, не доходила до будущей поверхности наибольшего допустимого размера детали. На последующих режимах необходимо обеспечить снятие такого слоя металла, чтобы оставшийся для последующей обработки припуск был больше суммы максимальной глубины микротрещин и высоты максимальных неровностей, получающихся при данном режиме.