Новини

Новини у світі інженерії та електротехніки

Процес електроерозійної обробки металів 20.08.2016

В основі процесу електроерозійного різання металів є вплив на деталь іскрових розрядів, що утворюються внаслідок протікання імпульсного струму з частотою в близько 240 кГц між електродом-дротом і деталлю, що знаходяться в безпосередній близькості один від одного в середовищі рідкого діелектрика. В результаті цих розрядів з матеріалу деталі вибиваються мікрочастинки, які виносяться з міжелектродного зазору (GAP) струменем діелектрика. Крім цього, діелектрик відіграє роль каталізатора процесу розпаду, так як при високій температурі розряду діелектрик в зоні ерозії перетворюється в пар. Відбувається додатковий мікровибух пара, який не може відразу вийти з міжелектродного зазору. За останні роки електроерозійна обробка не тільки остаточно закріпила свої позиції в сучасному інструментальному виробництві, а й продовжує розвиватися швидкими темпами в напрямку поліпшення якісних показників і пропозиції нових конструктивних рішень. Відкриття формотворного впливу електричної ерозії на струмопровідні матеріали відбулося в 1943 році і належить нашим співвітчизникам - подружжю Б. і М. Лазаренко. Коли всюди в світі в 50-х роках кращі вчені серйозно взялися за цю технологію, чиясь радянська керівна воля згорнула перспективні розробки і привела нас до відставання на багато десятків років в області електроерозіонной обробки. Діелектрик в електроерозійної обробці Радянські дослідники, подружжя Лазаренко, які вперше і відкрили можливість використання явища електричної ерозії для обробки то-копроводящіх матеріалів, в якості діелектрика спочатку використовували навколишнє повітря. Однак скоро з'ясувалося, що похідні мінеральних масел мають в цьому плані незрівнянні переваги: сила розряду - більша, можна працювати з меншими іскровими проміжками, що покращує точність операції. Новий матеріал діелектрика також дозволив збільшити частоту розрядів і краще вимивати частинки еродованого металу. З 1960 року на ринок стали виходити хімічні компанії, що пропонують спеціальні сполуки для використання в електроерозійних установках. Послідовність процесу: Електроди - інструмент і заготовка - закріплені оснасткою верстата і не стикаються один з одним. Генератор електричних імпульсів задає періодичність і напруженість електричного поля навколо електродів. Під час процесу електроіскрового впливу серія періодичних блукаючих електричних розрядів знімає найтонший шар матеріалу з заготовки. У точці, де напруженість електричного поля досягає максимуму, відбувається електричний розряд - блискавка. Під дією електричного поля електрони і вільні позитивні іони розганяються до високих швидкостей і моментально утворюють іонізаційний тунель, що володіє електричною провідністю. Виникає електрострум, і між електродом і заготівлею утворюється іскровий розряд, що призводить до зіткнень елементарних частинок. Під час цього процесу утворюється газова бульбашка, тиск якої безупинно наростає до утворення плазмової зони. Плазмова зона швидко досягає надвисоких температур - від 8000 до 12000 ° С - завдяки наростаючому числу зіткнень елементарних частинок. Цей процес призводить до моментального плавлення мікрошарів речовини у електрода. При зникненні електричного поля раптове зниження температури призводить до вибуху плазмової бульбашки, що супроводжується відривом частини матеріалу з заготовки, і до утворення на цьому місці мікроскопічного кратера. Еродований матеріал потім формується заново у вигляді маленьких сфер, які вимиваються рідиною-діелектриком. При дуже короткому розрядному імпульсі в рух приводиться більше негативно заряджених частинок, ніж позитивно заряджених. Чим більше частинок певного заряду рухаються до електрода, тим більше тепла виробляється на його поверхні. Через більший розмір позитивні частинки сприяють виробленню більшої кількості тепла при тих самих швидкостях бомбардування електрода-мети. Щоб мінімізувати зняття матеріалу заготовки або знос інструменту, полярність вибирається таким чином, щоб якомога більше тепла вивільнялося з боку заготовки до завершення розряду. Для цього при коротких розрядах електрод-інструмент з'єднується з негативною клемою і, таким чином, має негативну полярність. При тривалих розрядах, навпаки, електрод-інструмент підключається до позитивного полюса. На тривалість імпульсу, при якій повинна помінятися полярність на заготівлі та електроді-інструменті впливає цілий ряд факторів, які більшою мірою залежать від фізичних параметрів інструменту і властивостей матеріалу електрода. Коли йде обробка сталі мідним електродом, тривалість періодичного генерованого імпульсу становить близько 8 мікросекунд. Технологія електроерозійної обробки продовжує розвиватися за двома основними напрямками: дротове електроерозійне різання (wire electric discharge machining) і копіювально-прошивна електроерозійна обробка (ram (die sinking) electric discharge machining). Дротове електроерозійне різання Дротове різання почало свій розвиток з чистого аркуша на початку 70-х років. Глобальне вдосконалення процесу довелося на період з середини 80-х до середини 90-х років. Прогрес намітився по шести ключових напрямах відомого співвідношення ціна-якість: • швидкість обробки; • розмір заготовки; • кут конусного різання; • ціна; • точность; • тривала робота без втручання людини. Функції діелектрика: Електроізолююча. Діелектрик повинен розділяти заготовку і електрод. Іскровий розряд повинен відбуватися в максимально вузькому проміжку між заготівлею і електродом, що дозволяє зробити процес продуктивним і точним. Іонізаційна. За дуже короткий час необхідно створити всі умови для формування електричного поля. Після імпульсу зона розряду повинна бути дуже швидко деионизованою для можливості повторного розряду. Діелектрик повинен сприяти максимальному звуження іскрової зони, щоб домогтися високої щільності енергії в цій зоні. Охолоджуюча. Іскровий розряд має надвисоку температуру, тому діелектрик повинен остудити і електрод, і заготовку. Також важливо відвести металеві гази, що утворюються в процесі електроерозіі. Промивна. Щоб уникнути електричного пробою діелектрик повинен ефективно видаляти еродовані крупиці металу. Швидкість. Номінальна максимальна швидкість різання на сьогоднішній день перевищує 300 кв. мм / хв, (в лабораторних умовах реалізована швидкість вирізки 600 кв. мм / хв.). Звичайно, середня швидкість різання в реальних виробничих умовах нижче номінальних величин, однак і це вражає в порівнянні з показниками четвертьвікової давності (25-30 кв. Мм / хв.). Поява нових сплавів для дроту може ще більше відсунути і ці межі. Розмір заготовки. Максимальні розміри заготовок, придатних для обробки на вирізних верстатах, по осях Х і V досягають метра і навіть більше (1300-1380 мм - по осі X). Однак особливо сильно за останні десятиріччя зріс габаритний розмір заготовки по осі 2, який зараз доходить до 400 мм. До цієї ж позначки піднялися і координатні переміщення по осі 2. Всього цього вдалося досягти завдяки новим конструктивним рішенням, що об'єднали принципи непорушності заготовки і більш точної і жорсткої реалізації осьових рухів. Кут конусної різання. У сучасних установках досягаються кути вирізки конічних отворів до 30 градусів для заготовок товщиною до 400 мм. Більш того, деякі фірми в якості опціону пропонують установки з можливістю досягнення конусності до 45 градусів. Такі можливості дозволили з початку 90-х років значно розширити сферу застосування електроерозійного різання. Так, якщо раніше головки для екструзійних установок збиралися з набору окремо оброблених тонких пластин, то нові можливості верстатів дозволили виготовляти екструзійні головки з однієї заготовки і за одну операцію. За рахунок цього вдалося значно знизити обсяг скрапу і збільшити продуктивність екструзійного процесу. Ціна. За більш ніж чверть століття безперервних робіт на порядок покращилися характеристики вирізних верстатів, в той час як за цей же період обладнання подешевшало приблизно на 75% (з урахуванням фактора інфляції). Цілий ряд обставин сприяв зниженню ціни. Електронна начинка обладнання увібрала багато рішень, які прийшли з комп'ютерної індустрії, які вже тоді відрізнялися прекрасним співвідношенням ціна-якість - зросла обчислювальна потужність за менші гроші. Сильно збільшився обсяг виробництва електроерозійного обладнання, що підвищило ефективність таких виробництв. Крім того, новітні технічні рішення також сприяли планомірному зниження цін на установки. Точність. Ще в 70-х і початку 80-х років оператору верстата доводилося спочатку робити пробний різ зразка і потім коректувати початкові настройки, перш ніж вийти на точні геометричні розміри виробу іскрові проміжки Іскровий проміжок розділяє заготовку і електрод. Навіть при малій глибині обробки розрізняють два типи проміжку: фронтальний і бічний. Фронтальний задається системою управління, в той час як бічний іскровий проміжок залежить від тривалості і висоти розрядного імпульсу, поєднання матеріалів, напруги холостого ходу та інших заданих параметрів. Блок живлення є найважливішим елементом електроерозійної установки. Він перетворює змінний струм із силової мережі в прямокутні імпульси певної полярності. Розмір імпульсів і інтервал між ними задається системою управління відповідно до виконуваних режимом обробки. Сила струму розряду пропорційна висоті імпульсу. Інтервал між імпульсами відповідає моменту відсутності іскрового розряду, а протяжність імпульсу відповідає тривалості іскрового розряду. Обидві ці величини складають тисячні або навіть мільйонні частки секунди. Інтервал між окремими імпульсами (тривалість відсутності електричного струму) також задається системою управління. Інтервал вимірюється в процентному відношенні власної тривалості до тривалості імпульсу. Сьогоднішня точність верстатів досягає 0,001 мм. Залучення сучасних інформаційних технологій (САD / САМ-системи) в технологічний процес також дозволило збільшити точність обробки - нові установки з усім комплексом сучасного устаткування гарантували повторення закладеної в програмі геометрії з великим ступенем точності. Як уже зазначалося, сучасні моделі верстатів на 75% дешевші своїх ранніх попередників, в той же самий час вони в 3-5 разів точніші. Тривала робота без втручання людини. У 70-х роках електроерозійні установки могли працювати цілими годинами без втручання оператора - тоді швидкості різання були занадто малими. В сучасних умовах, коли значно зросли швидкості обробки, практично повністю безлюдне виробництво забезпечується за рахунок використання просунутих систем автоматизації: пристрої автоматичної заправки дроту, пошук отвору, запобігання обриву дроту, системи автоматизованого завантаження заготовок, видалення перемичок і т. Д. Знос електрода Ерозія при малому струмі знімає мало матеріалу заготовки, тоді як великий струм дозволяє добитися великих швидкостей зняття матеріалу. Однак і знос інструменту зростає, особливо при обробці сталі мідними електродами. Графітові електроди поводяться інакше - знос до певного моменту зростає, потім більш-менш стабілізується. Короткі імпульси також призводять до прискореного зносу електрода. І навпаки, знос йде значно повільніше при довгих імпульсах. На практиці, при чорновій обробці сталі мідним і графітовим інструментом оптимальна величина тривалості імпульсу лежить на відрізку, на одному кінці якого тривалість імпульсу з максимальним зніманням, а на іншому - тривалість імпульсу з мінімальною інтенсивністю зносу інструменту. Копіювально-прошивна обробка Вперше про електроерозійні верстати стало відомо з появою в 1955 році першої копіювально-прошивної установки з ручним керуванням. Можливості верстатів були значно поліпшені до кінця 70-х років, коли застосування супутників дозволило значно зменшити час циклу і число використовуваних електродів. Приблизно в 1980 році була представлена перша модель верстата з СNС-керуванням. До цього часу процес копіювальної прошивки вже встиг зазнати всі можливі удосконалення, і характеристики прошивних СNС-верстатів поліпшувалися більш повільними темпами в порівнянні з «молодшими» проволочно-вирізними верстатами. Найважливішим удосконаленням в порівнянні з ранніми верстатами з ручним керуванням було не стільки саме час циклу, скільки число робочих годин, необхідних для утворення заданої порожнини в матеріалі. Раніше було помічено, що в разі дротяного різання збільшення продуктивності і зниження виробничих витрат в більшій мірі досягалося завдяки швидкості різання. Що стосується електроерозійної прошивки, то відповідні поліпшення були досягнуті завдяки істотному збільшенню кількості годин, які здатний працювати СNС-верстат протягом дня. Обидві технології багато виграли від зниження нормогодин на кожній деталі. Перехід з ручного управління на числове програмне дозволив верстам працювати практично всю першу зміну, інтенсивно в другу і третю в безлюдному режимі. Якщо для верстата з ручним управлінням найбільш типовою є робота протягом 6 годин, то в разі верстата з СNС-управлінням реально здійсненним завданням може бути 16 годин. Хоча на багатьох виробництвах досягаються і більш високі показники. Ціна. Провідні виробники прошивних верстатів пропонують сьогодні СNС-верстати (без системи автоматичної зміни інструменту і осі С) приблизно за тією ж ціною, за якою в середині 70-х продавалися верстати з ручним керуванням (інфляція враховується). Навіть якщо додати вартість необхідних опцій, то скоригована ціна такого нового верстата приблизно дорівнюватиме ціні верстата 70-х з ручним керуванням, який обладнаний супутником. Будь-яке підвищення ціни буде істотно переважуватися зниженням часу циклу, нормогодин і збільшенням часу, яке обладнання реально працює протягом доби. Точність обробки. З огляду на характер процесу формоутворення при електроерозійному прошиванні, точність обробки більшою мірою буде залежати від якості і точності виготовлення електрода. Графіт - дешевший і зручно оброблюваний матеріал - в поєднанні з сучасними технологіями високошвидкісної фрезерної обробки дозволяє отримувати електроди великої складності і високої точності. Певних успіхів було досягнуто і щодо площинності оброблених поверхонь. Наприклад, сумарне відхилення для прямокутної порожнини 150х200 мм, отриманої на сучасному верстаті, становить всього 0008 мм.

Все ще маєте запитання?

Залиште їх нам, заповнивши форму зворотнього зв'язку

Як до Вас звертатись?

Ваш номер телефону

Текст повідомлення

Зателефонуйте нам за одним із доступних номерів телефону:

Або завітайте до нашого офісу за адресою:

Реквізити банківського рахунку для розрахунку:

Приват Банк

ЄДРПОУ 40071810 МФО 325321, р/р 26000053703508

Контакти

Де нас знайти, куди телефонувати?