Лабораторная работа

ЭЛЕКТРОИСКРОВАЯ ОБРАБОТКА

Цель работы: Знание принципа действия, общего устройства электроис­крового станка модели 57М , технологии прошивания отверстий, и качественных характеристик получаемых поверхностей.

Общие сведения

Электроискровой станок модели 57М предназначен для получения полостей и отверстий в заготовках из электропроводящих материалов. Область использования Электроискровой технологии – обработка твёрдых сплавов, труднообрабатывемых материалов, получение форм поверхностей, получение которых резанием затруднено.

На станке можно выполнять такие операции, как прорезка узких пазов шириной от 0,05 мм и более, вырезание профильных заготовок из листового материала, разрезание пластинок из твердых сплавов, получение отверстий относительно большого диаметра методом кольцевой прошивки, одновременная прошивка нескольких отверстий. Наибольшие размеры заготовок: высота - 25 мм, ширина - 80 мм и длина -100 мм. На чистовых режимах обработки точность получаемых размеров соответствует 8...10 квалитетам, а шероховатость обработанных поверхностей находится в пределах Rа= 1,25...2,5 мкм.

Устройство и принцип работы станка

Станок 57М (рис. 35) состоит из корпуса 1, в котором расположено электрооборудование, и рабочей головки, установленной на верхней плите корпуса. На передней панели корпуса расположены переключатель режима работы 2, потенциометр для настройки автоматического регулятора движения подачи 4, тумблер 5 для включения-выключения станка и тумблер 3 автоматического подъема и опускания электрода-инструмента 7.

Основными узлами рабочей головки являются: шестигранная колонка 14, каретка 10, продольный 9 и поперечный 16 суппорты, электродвигатель 77, стол 18 и ванна 6, заполняемая диэлектрической жидкостью. Колонка 14 неподвижно закреплена на верхней плите корпуса 1. По ней вверх и вниз перемещается каретка 10 при помощи винта, находящегося в отверстии колонки, и гайки, прикрепленной к каретке. Винт приводится во вращение электродвигателем постоянного тока 11 через зубчатые колеса 12 и 13.

Поперечный 16 и продольный 9 суппорты передвигают по каретке вручную с помощью рукояток Р₁ и Р₂. Эти движения суппортов позволяют устанавливать электрод-инструмент 7 , закрепленный на держателе 8 в заданное положение относительно заготовку, расположенной на рабочем столе 18. Стол 18 закреплён неподвижно на колонне 14 с помощью двух лап 17. Для контроля положения электрода-инструмента при установочных перемещений суппортов служат индикаторы 15. Ванну 6 с диэлектрической жидкостью (минеральное масло или керосин) можно поднять и закрепить на колонне 14 с помощью рукоятки таким образом, что заготовка вместе со столом будет полностью погружена в жидкость.

Процесс электроискровой обработки основан на явлении электрической эрозии, происходящей при прохождении часто повторяющихся электрических разрядов между электродом-инструментом и заготовкой. Длительность, мощность и частота следования разрядов определяют производительность и точность обработки. На станке значения этих величин можно регулировать в достаточно широких пределах.

Р

Рис. 1. Электроискровой станок модели 57М

азряды, необходимые для электроискровой обработки, создаются генератором электрических импульсов станка, который состоит из переключаемой батареи конденсаторов различной емкости, заряжаемых постоянным током. Суммарное напряжение заряда на конденсаторах станка U=250 В. Энергия каждого электрического разряда можно задать при наладке станка путем включения необходимого числа конденсаторов.

Э

Рис. 2. Схема электроэрозионного прошивания отверстия

лектрод-инструмент при работе станка нижним концом погружают в диэлектрическую жидкость (рис. 2, а), находящуюся в ванне 6. В этом положении он поступательно движется по направлению к заготовке 2, неподвижно закрепленной на столе станка. Движение электрода-инструмента 1 обеспечивает двигатель постоянного тока 3 через зубчатую передачу 4 и винтовой механизм 5. Электрод-инструмент является катодом, т.к. он подключён к отрицательному полюсу источника питания. Стол станка и заготовка подключены к положительному плюсу источника питания. Заготовка является анодом. Протеканию электрического тока между катодом и анодом препятствует диэлектрическая жидкость, находящаяся в ванне и в технологическом зазоре _Т между электрод-инструментом и заготовкой.

Когда зазор _Т между сближающимися электродом-инструментом и заготовкой становится меньше предельного для данной жидкости, между ними происходит искровой разряд длительностью 10^-6…10^-7с. Так как объём искрового канала очень мал (искра проходит через одну из точек сближенных поверхностей электрод инструмента и заготовки), а мощность импульса тока достаточно велика, температура плазмы в канале может достигать 10000...12000°С.

Поэтому процесс разряда сопровождается интенсивным нагревом, частичным плавлением и испарением металла с поверхности электрода-инструмента и заготовки в точках, где произошёл разряд. Микрообъёмы материала заготовки и инструмента в месте искрового разряда почти мгновенно нагреваются, претерпевают тепловое расширение и взрывным образом выбрасываются в технологический зазор, заполненный диэлектрической жидкостью. На месте единичного искрового разряда, на поверхностях электрод-инструмента и заготовки образуются микроскопические эрозионные лунки. Жидкость охлаждает выброшенные из эрозионных лунок материалы. По этой причине оплавленный или испарившийся материал не оседает снова на поверхностях электродов, а остаётся во взвешенном состоянии в диэлектрической жидкости.

Поскольку частота следования искровых разрядов очень высока ( ), и они происходят в разных точках поверхности заготовки в пределах технологического зазора, то суммарный съём металла оказывается достаточно высоким, и производительность удаления припуска удовлетворяет промышленность.

Большему тепловому воздействию при малой длительности импульсов подвергается анод, поэтому в качестве такового обычно используют заготовку.

При увеличении мощности импульсов, которую регулируют изменением емкости конденсатора, производительность процесса повышается. Однако при этом снижается точность размеров и возрастает шероховатость формируемой поверхности, так как при воздействии более мощных разрядов увеличиваются размеры эрозионных кратеров на поверхностях электродов.

Для обеспечения непрерывности процесса необходимо, чтобы зазор между электродом-инструментом и заготовкой поддерживался близким к предельному, когда наступает электрический пробой диэлектрической жидкости. При этом не должно быть непосредственного механического контакта электрода-инструмента и заготовки. Поэтому скорость движения электрода-инструмента должна точно соответствовать скорости удаления припуска. Это требует применения следящей системы в приводе электрода-инструмента, автоматически связывающей скорость его подачи и скорость съема материала. Следящие системы могут быть реализованы на основе различных принципов управления. На станке модели 57М в качестве управляющего сигнала этой системы используют величину разности электрического напряжения на межэлектродном промежутке при электрическом разряде.

В момент достижения настроенного на станке значения межэлектродного напряжения происходит искровой разряд, заряд на конденсаторах резко уменьшается, это отражается на электропитании электродвигателя, осуществляющего подачу электрод-инструмента. Электродвигатель изменяет направление вращения своего вала, электрод-инструмент «отскакивает» от заготовки, увеличивая технологический зазор _Т. Затем, по мере накопления электрического заряда на конденсаторах, электродвигатель вновь изменяет направление движения электрод-инструмента до наступления следующего искрового разряда. И так повторяется многократно до завершения обработки заданной поверхности.

При электроискровой обработке охватывающие размеры контура обрабатываемой поверхности получаются больше, а охватываемые, чем размеры электрода-инструмента (рис. 2, 6) на величину межэлектродного зазора _Т (0,02...0,62 мм). Это обстоятельство необходимо учитывать при проектировании электрода-инструмента и выборе режимов.

В процессе электроискровой обработки электрод-инструмент изнашивается, что приводит к искажениям формы и размеров получаемого отверстия. При прошивке сквозных отверстий эта погрешность не влияет на точность размеров, так как прошитое отверстие в конце обработки калибруется неизношенной частью электрода-инструмента. При обработке несквозных полостей искаженная вследствие износа форма электрода-инструмента копируется на заготовке. Поэтому в случае необходимости получения точных контура и полости следует применять набор электродов с постепенным переходом на чистовые, менее производительные режимы обработки.

Некоторые характеристики работы электроискрового станка модели 57М представлены в табл. 1

Таблица 10