Заключение
Перечислим основные факторы, влияющие на качественные показатели станка – точность, производительность и шероховатость поверхности, имея в виду, что все системы станка исправны.
Ошибки при изготовлении детали складываются из ошибок установки, базирования, позиционирования и связанных с особенностями технологии. Если горизонтальная поверхность (база) заготовки не параллельна плоскости XY, то даже если проволока выставлена по нормали к базе, будут ошибки искажения масштаба, если плоскость базы не параллельна данной оси. Причины ошибок позиционирования частично рассмотрены в соответствующем разделе и связаны в основном с неточностью изготовления направляющих, недостаточной жесткостью конструкции, непараллельностью и неперпендикулярностью соответствующих осей и др.; эти ошибки в большинстве систематические и могут быть скомпенсированы программно. Ошибки базирования обусловлены ошибками контактных измерений, которые можно уменьшить увеличением времени усреднения и специальной обработкой результатов, а также обеспечением постоянных условий измерений, например, в струе воды.
Специфические ошибки проволочно-вырезных станков в основном связаны с непрямолинейностью проволоки как электрода-инструмента на рабочем участке и с неодинаковой ее толщиной по высоте реза из-за постепенного износа от входа в зазор до выхода. Непрямолинейность проволоки вызвана ее прогибом под действием сил электромагнитной и газодинамической природы; при первичном резе равнодействующая этих сил направлена в горизонтальной плоскости по касательной к траектории, описываемой центром проволоки на данной высоте, в сторону прорезанного участка, при повторных проходах – по нормали к обрабатываемой поверхности. Эти силы уравновешиваются только силами упругости проволоки. Прогиб тем больше, чем толще заготовка, выше интенсивность эрозионного процесса и меньше ширина промежутка. Причиной непрямолинейности проволоки являются также колебания под действием струй промыва. Износ проволоки вызывает конусность вертикального профиля реза, колебания – «бочку», которая усугубляется неоднородностью зазора: при симметричном промыве концы зазора содержат меньше продуктов эрозии, чем его центр. Очевидно, прогиб проволоки не вызывает искажения формы на прямолинейных участках контура при первом резе, но проявляется при изменении направления тем сильней, чем меньше радиус поворота, поэтому на участках с большой кривизной уменьшается скорость подачи, мощность генератора и принимается ряд других мер, совокупность которых называется стратегией обработки углов и малых радиусов. Простейшей, но очень эффективной мерой при прохождении угла является «выстой», т.е. прекращение движения в вершине угла при работающем генераторе и перемотке на время, достаточное для выпрямления проволоки. Во всех случаях увеличение натяга проволоки уменьшает описанные вертикальные искажения; точность также повышается при уменьшении давления промыва и увеличении зазора. Когда длины связанных элементов при двухконтурном резании сильно различаются или тангенциальные составляющие скорости проволоки в базовой и вторичной плоскостях направлены противоположно, возникают дополнительные ошибки конусности, поскольку разные скорости подачи на разных высотах соответственно приводят к разной ширине зазора. Значительные ошибки формы детали могут быть также вызваны силами внутренних напряжений закаленной заготовки в процессе резания; для уменьшения этих искажений применяются различные меры разгрузки заготовки: уменьшение высоты реза фрезерованием паза вдоль контура до закаливания (при изготовлении матриц), выполнение предварительных разрезов в местах концентрации напряжений, специальная термообработка и др. Самым надежным способом устранения таких искажений является многопроходная обработка с увеличенным припуском на первом проходе. Ошибки, связанные с тепловым расширением заготовки и элементов конструкции станка, можно уменьшить поддержанием стабильной температуры воздуха в помещении, где установлен станок и охлаждением воды до температуры воздуха; в погружном станке эти ошибки меньше, чем в струйном, благодаря стабилизирующему действию большой массы воды в рабочей ванне.
Основным фактором, повышающим производительность резания, является увеличение мощности, выделяемой в зазоре, т.е. энергии (амплитуды и длительности) и частоты импульсов тока; проблема только в том, чтобы выдержала проволока, но это и есть самое сложное. Наиболее действенным является хороший промыв, т.е. количество воды, прокачиваемое через эрозионный промежуток в единицу времени; ее увеличение неизбежно связано с повышением давления, которое ограничивается параметрами насоса и щелями между камерами и поверхностью заготовки. Щели больше 0.1 мм приводят к существенному падению давления в эрозионном промежутке, и, хотя общий расход воды может быть даже больше, она утекает мимо. С другой стороны, слишком плотное прижатие камер к заготовке может вызывать их смещение от нормального положения в горизонтальной плоскости за счет сил трения; в любом случае – упругие или неупругие смещения – это ошибки контура. Если же сдвинется заготовка – это скорее всего неисправимый брак. Другие факторы, повышающие стойкость проволоки – увеличение диаметра, повышение скорости перемотки и обеспечение ее стабильности при умеренном натяге, специальное покрытие (оцинковка). Наконец, очень важно поддержание оптимальных параметров эрозионного промежутка за счет регулирования скорости подачи и мощности генератора.
Шероховатость поверхности, измеренная вдоль проволоки, зависит от энергии и формы импульсов тока: глубина лунок тем меньше, чем меньше длительность (при постоянной энергии). Размер неровностей в поперечном направлении больше, чем в продольном, за счет неидеальной формы проволоки и флюктуаций вектора скорости подачи, которые вызывают нестабильность бокового зазора при подчистке. Для уверенного пробоя напряжение поджига должно быть достаточно велико, но энергия и длительность импульса тока малы; с этой точки зрения нужно уменьшать проводимость воды и выходную емкость генератора, основную часть которой составляет емкость эрозионного кабеля.
17 июля 2005г. E-mail: v_souvorov@mail.ru