Расскажи друзьям!

Эрозия, как электрический метод обработки

ЭРОЗИЯ, КАК ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОБРАБОТКИ.

Введение

Данная работа посвящена такому явлению, как электрическая эрозия, его положительным и отрицательным сторонам, и возможности его использования в производстве для обработки материалов.

Если разорвать электрическую цепь, по которой протекает ток, то в результате этого возникнет искра, либо электрическая дуга, имеющая большую длительность. Данное негативное воздействие на контакты разрываемой цепи называется эрозией. Эрозия вызывает разрушение контактов разрываемой цепи. Впервые данное явление под действием электрического тока было описано английским ученым Дж.Пристли в конце 18в.

Электрическая эрозия оказывает своё разрушительное воздействие, прежде всего, на контакты коммутационных элементов, таких как реле, тумблеров, выключателей и других, близких по назначению устройств. Явление эрозии было принято считать исключительно вредным, и исследования в данной области преимущественно были направлены на устранение или хотя бы уменьшение такого разрушения контактов.

Важный прорыв в исследовании данного явления был сделан во время Великой Отечественной Войны двумя советскими учеными Б.Р.Лазаренко и Н.И.Лазаренко, активно работавшими над решением этой задачи. Благодаря их усилиям была создана первая в мире электроэрозионная установка. Началом создания послужил простой эксперимент, который состоял в следующем: в жидкий диэлектрик были помещены два электрода, которые вместе с источником постоянного тока образовывали замкнутую цепь. После нескольких разрядов между контактами собранной цепи жидкость вокруг электродов помутнела. Ученые пришли к выводу, что это следствие электрической эрозии электродов, в результате которой в жидкости появляются мельчайшие металлические шарики.

Вторым шагом при проведении экспериментов было решение использовать электрические разряды для равномерного удаления металла. При этом из двух электродов, помещенных в жидкий диэлектрик, один являлся инструментом, а другой – заготовкой. Жидкий диэлектрик служил для охлаждения расплавленных частиц металла заготовки, и не позволял им оседать на противолежащий электрод-инструмент. Батарея конденсаторов, заряжаемых от источника постоянного тока использовалась как генератор импульсов. Время зарядки конденсаторов регулировалось с помощью реостата. Далее заготовку и электрод-инструмент сближали между собой. При этом уменьшался межэлектродный промежуток (МЭП), вследствие чего в нём увеличивалась напряженность поля.

Разрушение участка заготовки начиналось тогда, когда электроды сближались настолько, что между ними возникал электрический разряд (протекал импульс тока) вследствие достижения необходимой напряженности поля. Это минимальное расстояние между электродами имеет специальное название минимального межэлектродного зазора и определяется как расстояние между поверхностями электродов. Благодаря наличию диэлектрической жидкости, продукты обработки не достигали электрода-инструмента, охлаждаясь при этом, а впоследствии осаждались на дно ванны. Через некоторое время в электроде-пластине образовалось отверстие, по форме точно совпадающее с профилем электрода-инструмента. Так было найдено важное практическое применение явлению электрической эрозии, а именно размерная обработка материалов.

Изобретение электроэрозионной обработки (ЭЭО) было очень важным этапом в развитии методов обработки материалов. Этот новый способ формообразования, в отличие от многих традиционных (резания, литья, обработки давлением), был основан на непосредственном использовании электрических процессов.

Первое время ЭЭО называли электроискровой обработкой из-за того, что для её осуществления тогда использовались исключительно искровые разряды, создаваемые конденсатором в так называемом RC-генераторе. Некоторое время спустя, в начале 50-х годов, обработку стали проводить также на более длительных разрядах - искро-дуговых и дуговых. Это стало возможным благодаря тому, что были

разработаны специальные генераторы импульсов. Вследствие этого данную технологию стали назвать электроимпульсной обработкой.

Сейчас используются два определения: электроискровой режим ЭЭО и электроимпульсный режим ЭЭО. Объединяет их то, что в основе этих двух способов формообразования лежит одно физическое явление: электрическая эрозия.

Технологические этапы электроэрозионной обработки

Как уже упоминалось выше, метод электроэрозионной обработки основан на использовании микроразрядов, протекающих в среде диэлектрика между двумя электродами. Именно благодаря этим микроразрядам осуществляется удаление металла с заготовки.

При приближении электрода-инструмента к заготовке происходит увеличение напряженности E электрического поля. Она возрастает обратно пропорционально расстоянию между электродами:

где U – разность потенциалов между электродом-инструментом и заготовкой, s - межэлектродный зазор. На заготовке, как и на инструменте, могут быть неровности, выступы. Там, где из-за таких дефектов, зазор между двумя электродами является минимальным, возникает наибольшая межэлектродная напряженность. На расположение этого участка влияет также наличие и размеры электропроводных частиц, находящихся в межэлектродном промежутке.

В результате образования зоны с высокой напряженностью поля возникает пробой МЭП. Это и является первой стадией эрозионного процесса. В результате разряда осуществляется ионизация промежутка. Через этот зазор между электродами начинает протекать электрический ток, в результате чего образуется канал проводимости. Он представляет собой содержащую электроны и ионы довольно узкую цилиндрическую область, которая заполнена нагретым веществом (плазмой). Скорость нарастания силы тока в канале проводимости иногда достигает нескольких сотен килоампер в секунду. Металл заготовки на границе канала начинает плавиться, затем образуются лунки.

На второй стадии происходит образование проводимости газового пузыря из паров жидкости и металла вблизи канала. В канале проводимости возникает область высокого давления (около 2´107 Па). Так как давление в газовой среде вблизи канала намного меньше, чем в канале проводимости, он стремится расшириться, сжимая окружающую его газовую фазу. Однако в первый момент газовый пузырь и окружающая его жидкость неподвижны, что объясняется явлением инерции. Затем начинается их расширение, при котором границы канала проводимости перемещаются в радиальном направлении с высокой скоростью (до 150...200 м/с). Возникает перепад между высоким давлением в канале проводимости и исходным давлением в жидкости, граница которого совпадает с наружной границей, где образуется так называемый фронт уплотнения.

На третьей стадии ток прекращается, ударная волна отрывается от газового пузыря и продолжает расширяться по инерции. Окружающая жидкость гасит ударную волну. Вначале этой стадии в МЭП находится жидкий металл в углублениях электродов; газовый пузырь, внутри которого имеются пары металлов заготовки инструмент; жидкий диэлектрик. При достижении наибольшего размера газового пузыря, давление внутри него резко падает. Расплавленный металл, который содержится в лунках, вскипает и выбрасывается в МЭП.

Базовые закономерности

Масса металла, выплавленного из лунки за один импульс определяется энергией импульса, длительностью импульсов и частотой их повторения. Этими же параметрами определяются точность, качество поверхности, производительность – то есть все основные технологические показатели процесса

Энергия импульса A как работа электрического тока определяется как произведение силы тока I на напряжение U за время t прохождения импульса:

Расчёт энергии A можно проводить сначала исходя из средних значений напряжения и силы тока: . Среднее значение напряжения пробоя , где - напряжение холостого хода при разомкнутых электродах, которое поддаётся контролю в процессе обработки.

Между периодом повторения импульсов T и частотой f их следования существует обратная пропорциональная зависимость, т.е. T=1/f. При расчете длительности импульсов t необходимо учитывать то, что между импульсами имеются паузы произвольной величины. Для того, чтобы учесть данное обстоятельство вводится понятие скважности q, равной отношению периода повторения импульсов Т к их длительности (q=T/t). Из этих двух соотношений можно вывести новое выражение для длительности импульсов, определив её через скважность (q) и частоту (f):

Подбор формы и параметров импульсов осуществляется таким образом, чтобы получить максимальное углубление в заготовке, т.е. исходя из наибольшей эффективности использования подводимой энергии.

Исходя из силы тока I при коротком замыкании электродов определяется средняя сила тока . Силу тока короткого замыкания выбирают в зависимости от обрабатываемого материала и требуемой шероховатости поверхности. Ее можно устанавливать и контролировать по приборам станка.

Технологические характеристики метода электроэрозионной обработки

Производительность

Для оценки производительности Q процесса электроэрозионной обработки используется отношение массы или объема удаленного металла ко времени обработки.

Также производительность можно оценить как произведение энергии импульсов на их частоту. Однако такая оценка возможна только если предположить, что процесс проходит при постоянной энергии импульсов. Однако различия в состоянии МЭП и размера зазора, несоответствие между числом импульсов, выработанных генератором и реализуемых в зазоре приводят к тому, что на практике условия протекания отдельного импульса могут отличаться. Поэтому рассчитывать производительность лучше по формуле:

,

где A - энергия импульса; f – частота импульсов; ф - коэффициент, учитывающий количество холостых импульсов: (здесь fг – частота импульсов, вырабатываемых генератором; fэ - частота импульсов, вызывающих эрозию).

Необходимо, чтобы ф был как можно ближе к единице, чтобы получить высокопроизводительный режим, а для этого нужно максимизировать число импульсов участвующих в процессе эрозии.

Символ а обозначает объем металла, который снимается одним или несколькими импульсами с суммарной энергией 1Дж. Подставив в выражение для Q коэффициент k=фа и выразив частоту через длительность импульса f=1/(qt), получим следующую зависимость для производительности:

Q=kA/(qт),

где q - скважность; k - экспериментальный коэффициент, зависящий от вида и состояния среды, ее прокачки, материалов и размеров электродов, характеристики импульсов.

Можно повысить производительность, если подобрать оптимальное сочетание факторов, которые позволяют повысить долю полезной энергии импульса, его мощность и частоту следования рабочих импульсов. Для этого необходимо достичь оптимального соотношения между максимальным значением силы тока I в импульсе и его длительности t.

Производительность электроэрозионного метода зависит от площади обработки. При малой площади обработки число участков, на которых возможен разряд, значительно меньше, чем число импульсов, поступающих от генератора. Это объясняется тем, что часть площади перекрыта газовыми пузырями от предшествующих разрядов. Время существования газового пузыря в 5..10 раз больше, чем длительность импульса. А разряд через газ возможен только при более высоком напряжении, поэтому часть импульсов генератора не вызывает эрозии. Снижается коэффициент ф, а следовательно, и производительность Q.

Увеличение площади обрабатываемой поверхности, приведёт к повышению скорости съема материала металла, но до определённого предела; при дальнейшем увеличении площади произойдет снижение скорости. Это происходит из-за того, что с течением времени ухудшаются условия удаления продуктов обработки из МЭП. Из-за накопления газов и металлических частиц в пространстве между электродами все большее число импульсов генератора не будет вызывать эрозии.

Кроме того, на количество продуктов обработки влияет также энергия импульсов, их число и время действия, т.е. мощности, реализуемая в МЭП. При малой мощности количество расплавленного металла невелико. При увеличении подводимой мощности оно возрастает, однако при этом происходит увеличение и количества продуктов обработки, которые тормозят процесс съема металла. Необходимо правильно выбрать сочетание площади обрабатываемой поверхности и мощности, чтобы получить высокую производительность. Такой выбор осуществляют с помощью пространственных диаграмм в координатах силы тока - площадь обработки - производительность.

Глубина внедрения ЭИ также влияет на производительность. При углублении отверстия удаление продуктов обработки и поступление свежей жидкости в МЭП становится более сложной задачей. Из-за большого количества электропроводных капель застывшего металла появляются импульсы, энергия которых тратится на расплавление таких частиц. Используется принудительная прокачка жидкости через МЭП под давлением 100..200 кПа, чтобы исключить возможность появления таких паразитных импульсов.

Прокачку можно применять и при периодическом прекращении процесса с выведением ЭИ из заготовки. Кроме того используют вибрацию электродов, их вращение и др.

Свойства рабочей среды

Доля полезного использования энергии импульса и его предельная мощность сильно зависят от свойств рабочей среды. В зависимости от энергии импульсов, присущих каждому виду обработки, применяются различные типы диэлектрических сред, каждая из которых является оптимальной для своего вида обработки. Так, дистиллированная и техническая вода, керосин обеспечивают высокую производительность при электроэрозионном процессе с малой энергией импульсов; при грубых режимах на электроимпульсном режиме используют тяжелые фракции нефти (масла, дизельные топлива и др.) с высокой температурой вспышки (до 450 К).

Жидкая рабочая среда при обработке загрязняется, в связи с чем производительность электроэрозионной установки снижается. Оценка загрязненности производится в процентном отношении массы продуктов обработки к массе жидкости. Если загрязненность не превышает 4..5% для черновых и 2..3% для чистовых процессов, производительность практически не отличается от производительности чистой среды. При дальнейшем увеличении содержания продуктов обработки, особенно на чистовых режимах снижается число рабочих импульсов и производительности.

Вследствие остывания частиц металла происходит испарение части жидкости, изменение ее вязкости и зольности. Поэтому рабочая среда нуждается в периодической замене, чтобы производительность установки не снижалась.

Для повышения производительности на обрабатываемой площади может быть

параллельно размещено несколько электродов-инструментов. Если они подключены к

одному генератору импульсов, то такая обработка называется многоэлектродной. При

подключении каждого электрода к своему источнику энергии обработку называют

многоконтурной. На рис.4 показано параллельно работающие от общего генератора

электроды-инструменты 1, 2, 3, которыми прошивают отверстия в заготовке 4, т.е.

имеет место многоэлектродная обработка. Повышение производительности достигается

за счет сокращения доли холостых импульсов.

Для многоконтурной и многоэлектродной обработки расчет производительности

следует выполнять по формуле, учитывающей число инструментов n Q=k nA f. Здесь k

=kk , где k - коэффициент учитывающий взаимное влияние контуров или электродов

на скорость эрозии.

Точность.

Под точностью обработки деталей понимается степень соответствия ее формы и

размеров чертежу. Отклонения от формы и размеров называется погрешностью.

Также как и при механической обработке, на размеры погрешности оказывают

влияние состояние технологической системы, погрешности установки, базирования

инструментов, внутренние напряжения в материале заготовки, ее нагрев при

обработке.

В процессе обработки форма и размеры электрода-инструмента нарушаются из-за

износа. Износ на различных участках инструмента различен. Так, на участках

инструмента, имеющих вогнутость, число разрядов меньше, следовательно, износ на

них будет выражен слабее. Если учесть условия выноса продуктов обработки из

промежутка, то различия в износе различных участков еще более возрастут.

Чтобы снизить влияние износа электродов-инструментов на точность

изготовления, а) изготовляют инструмент из материала, стойкого к эрозии,

например из вольфрама, меднографита, коксографитовых композиций; б) используют

так называемые безызносные схемы, при которых часть материала заготовки или из

рабочей среды осаждают на инструменте, компенсируя тем самым его износ; в)

заменяют изношенные участки инструмента путем продольного перемещения, или

заменяют весь инструмент; г) производят правку и калибровку рабочей части

инструмента.

Качество поверхности

В результате ЭЭО поверхность приобретает характерные неровности, а

приповерхностные слои металла притерпевают физико-химические изменения. Это

оказывает влияние на эксплуатационные показатели обрабатываемых деталей.

Поверхностный слой формируется за счет расплавленного металла, оставшегося на

поверхности лунки, и прилегающего к ней слоя металла, подвергнутого структурным

изменениям от быстрого нагрева и охлаждения металла. Поверхностный слой состоит

из так называемого белого слоя 1, в котором наблюдаются химико-термические

превращения, переходного слоя 2, в котором имели место только термические

изменения и под которым находится неизмененный металл 3 заготовки (рис.5).

Измененная зона, образуемая слоем 1, содержит продукты диэлектрической среды, в

частности углерод и элементы, входящие в состав электрода-инструмента. У

остальных заготовок в этой зоне образуются карбиды железа, которые способствую

упрочнению поверхности.

Состояние поверхностного слоя определяет износостойкость, прочность и другие

свойства детали в механизме. После ЭЭО поверхностный слой приобретает свойства,

по разному влияющие на эксплуатационные характеристики деталей. Положительными

являются повышение твердости поверхности при сохранении вязкости середины,

большое количество лунок на поверхности, плавное их сопряжение. К недостаткам

следует отнести возможность появления трещин, растягивающих напряжений,

трудность получения поверхности с малой шероховатостью.

Электроэрозионное оборудование. Компоновка. Станки для

электроэрозионной обработки в отличие от механообрабатывающих имеют

генератор импульсов, систему очистки и подачи рабочей среды в зону обработки,

средства регулирования и управления процессом. Механическая часть 1, (рис. 9),

включает рабочий стол для установки и закрепления приспособлений и заготовки,

ванну для рабочей жидкости, устройство для закрепления ЭИ, механизмы его

перемещения, следящие элементы систем регулирования и управления

процессом.Механическая часть 1 , (рис.6),включает рабочий стол для установки и

закрепления приспособлений и заготовки , ванну для рабочей жидкости, устройство

для закрепления ЭИ, механизмы его перемещения, следящие элементы системы

регулирования и управления процессом.Генератор импульсов 2 может быть как

встроенным, так и выполненным в виде автономного блока. Электрошкаф 3 включает

электрические узлы-пускатели, рубильники, предохранители и др.Рабочая жидкость

хранится в ванне 4, которая комплектуется насосом и устройством для очистки

среды от продуктов обработки.

Генераторы импульсов При расчете и выборе

генератора исходят из условия получения формы и мощности

импульса, необходимых для обеспечения требуемых технологических показателей

процесса.

В настоящее время в электроэрозионных станках используют релаксационные,

машинные, магнитонасыщенные, ламповые и полупроводниковые генераторы.

Релаксационными генераторами называют те, у которых параметры импульса

определяются состоянием МЭП.

RC-генераторы (рис.7). При замыкании включателя K конденсатор C через

резистор R заряжается от источника питания ИП и напряжение на конденсаторе C, а

следовательно и на МЭП повышается. Когда напряжение достигнет пробивного для

данного размера МЭЗ, происходит пробой промежутка и энергия, запасенная в

конденсаторе C за время заряда, выделяется в МЭП. Напряжение на конденсаторе

падает, и разряд через МЭП прекращается. С этого момента начинается период

деионизации МЭП (восстановление его диэлектрической прочности) и зарядка

конденсатора C. Время зарядки конденсатора, как известно, определяется

постоянной времени т=RC. Для нормального протекания процесса необходимо, чтобы

время зарядки было больше периода деионизации промежутка, иначе возможен переход

импульсного разряда в дуговой. Требуемое соотношение этих периодов достигают

подбором сопротивления резистора R и емкости конденсатора C. Чем они больше, тем

медленнее происходит зарядка конденсатора. По мере съема металла с заготовки

расстояние между электродами растет и достигает такого значения, при котором

напряжение на конденсаторе становится недостаточным для разряда. Если быстро

сближать электроды (быстрее, чем происходит съем материала под действием

эрозии), разряды будут происходить при низком напряжении, т.е. иметь малую

энергию. И хотя частота следования разрядов возрастает, скорость съема металла

снижается. При совсем малых расстояниях между электродами паузы между разрядами

будут недостаточны для деионизации промежутка и процесс перейдет в дуговой.

таким образом, режим работы релаксационного RC-генератора определяется

состоянием МЭЗ.

В RC-генераторах значительная часть энергии теряется на нагрев резистора и

другие потери. Поэтому КПД таких генераторов не превышает 25%. Мощность

RC-генераторов обычно ограничивают 5..7 кВт, т.е. используют в основном для

чистовой обработки.

RLC-генераторы. Включением в зарядную цепь индуктивного элемента L (рис.8)

удается ускорить процесс зарядки конденсатора и увеличить напряжение на нем. За

счет сокращения времени прохождения тока через резистор снижаются потери на его

нагрев, поэтому КПД RLC-генераторов значительно выше.

После разряда напряжение резко снижается до нуля, и затем меняет знак.

Возникает так называемая обратная полуволна. Она ускоряет износ ЭИ, и ее

стремятся устранить. Однако в RC- и RLC-схемах этого не удается сделать.

RCL-генераторы. Если индуктивный элемент включить в разрядную цепь (рис.9), то

удается практически устранить обратную полуволну и резко снизить износ ЭИ. Но

при этом уменьшается производительность. RCL-генераторы используют для чистовых

операций, где необходимо сохранить без изменений форму ЭИ. В таких схемах

применяется обратная полярность (инструментом является анод).

LC-генераторы. С целью повышения КПД создают генераторы, в которых вообще

исключен токоограничивающий резистор. Так, в LC-схеме (рис.10) в зарядную цепь

введен электромагнитный вибратор ЭМВ. Якорь вибратора жестко связан с ЭИ. При

включении тока якорь притягивается к сердечнику и перемещает ЭИ от заготовки,

цепь разрывается и происходит зарядка конденсатора C от ИП. Когда конденсатор

заряжен, ток в обмотке вибратора ЭМВ прекращается, якорь отскакивает от

сердечника и ЭИ возвращается к заготовке. В момент сближения происходит разряд.

Для эффективной работы LC-генератора требуется, чтобы вибратор колебался

синхронно с изменением напряжения генератора. Это усложняет настройку, поэтому

LC-схема используется для какого-либо одного режима. Благодаря большой мощности

эти генераторы применяются в основном на черновых операциях.

Генераторы, выполненные по CC-схеме характеризуется достаточно большим КПД, поскольку в их конструкции нет токоограничивающего резистора. Мощность таких генераторов ограничена и не превышает нескольких киловатт. Конденсатор C в зарядной цепи включен для ограничения тока, включатель K служит для зарядки конденсатора C. Разряд реализуется так же, как и в RC-схемах. CC-генераторы используют очень редко и лишь для черновых режимов.

В качестве переключающегося прибора, управляющим импульсами напряжения, в ламповом генераторе служит электронная лампа. Здесь параметры генератора не определяются состоянием промежутка, и искровой разряд не может перерасти в дуговой. Поэтому не нужно беспокоиться о деионизации зазора при использовании импульсов с высокой частотой следования,. После подачи от задающего генератора ЗГ напряжения на управляющую сетку лампы Л в ней появляется анодный ток и на вторичной обмотке трансформатора Тр возбуждается импульсная ЭДС. Пробой МЭП происходит из-за действия импульса напряжения. Период между импульсами регулируется задающим генератором. Чтобы ламповый генератор работал нормально необходима прокачка рабочей жидкости.

Ламповым генераторам свойственны следующие недостатки: низкий КПД, необходимость применения источников питания с напряжением до нескольких тысяч вольт, необходимость принудительной прокачки жидкости через промежуток, ограничение энергии импульса. Возможно повышение частоты следования импульсов до 20 кГц, а также получение импульсов малой длительности с помощью ламповых генераторов.

Релаксационные генераторы характеризуются невысокой производительностью процесса, поскольку время накопления заряда возрастает, а частота импульсов падает с ростом энергии импульса.

На основе управляемых полупроводниковых приборов можно создавать генераторы с широким диапазоном режимов обработки, у которых частота следования импульсов не зависит от свойств МЭП. Генераторы этого типа могут быть двух видов: на основе инверторов, в которых управляемые тиристоры регулируют период зарядки и разряда конденсатора в релаксационных генераторах, и широкодиапазонные генераторы импульсов.

Главным недостаткам рассмотренной схемы является непостоянство напряжения пробоя, что приводит к изменению режима обработки.

Схему со стабилитроном Ст можно использовать для стабилизации напряжения пробоя. Заряд конденсатора С происходит через резистор R. Во время зарядки тиристор Т закрыт. После достижения на конденсаторе C напряжения, превышающего напряжение стабилитрона, на управляющий электрод тиристора Т подается открывающее напряжение. Происходит разряд со строго дозированной энергией через промежуток.

Широкодиапазонные генераторы (ШГИ) вырабатывают импульсы такой формы, при которой износ ЭИ становится минимальным. Параметры импульсов лежат в пределах: частота 1..880 кГц и выходной ток 16..180 А, т.е. генераторы могут работать на любых режимах ЭЭО.

Типовой ШГИ состоит из двух частей: блока поджигающих импульсов и силового блока.

Силовой блок дает напряжение U =60..70 В, но обладает большей мощностью. В отличие от него Блок поджигающих импульсов выдает малую мощность, но высокое напряжение U =100..300 В. Задающий генератор (ЗГ) управляет обоими блоками. После сигнала от него на включение транзистора Т через МЭП пройдет импульс высокого напряжения от блока поджигающих импульсов, происходит пробой, затем напряжение снижается, но остается канал проводимости. В этот момент от задающего генератора ЗГ подается сигнал на включение транзисторов Т1, Т2, ... , Тк. Одновременно открывается диод Д. Ток от силового блока поступает в МЭП и протекает через образовавшийся канал проводимости. Время включения транзисторов Т1, Т2, ... , Тк определяет длительность импульсов. Требуемую форму импульсов получают включением балластных резисторов R1, R2, ... , Rк в силовом блоке. Генератор имеет блок защиты от короткого замыкания, который отключает его при перегрузках.

Размер МЭЗ в течение времени обработки необходимо поддерживать постоянным. Постоянство МЭЗ осуществляется с помощью регуляторов подачи электрода-инструмента.

Система очистки и подачи рабочей жидкости

Необходимо осуществлять прокачку рабочей жидкости через МЭП, чтобы повысить производительность, точность обработки и улучшить поверхности деталей. Для решения этих проблем была разработана гидравлическая система станка.

Она работает следующим образом. Рабочая среда из бака подается насосом через фильтры и устройство регулирования расхода в рабочую зону. При этом возможны два варианта подачи рабочей среды: либо при открытом кране через полый электрод-инструмент в промежуток с заготовкой, либо через кран непосредственно в рабочую ванну. В состав системы также входят следующие компоненты: манометры для измерения давления рабочей среды, сливное отверстие из рабочей ванны в бак, ротаметр.

В настоящее время выпускаемые промышленностью агрегаты снабжения и очистки рабочей среды в основной массе скомпонованы в одном корпусе и могут работать в автоматическом режиме по заданной программе.

Механическая часть станков

В зависимости от габаритов могут отличаться как конструкции станков, так и массы заготовок, требования к качеству поверхности, назначения станка. Существует несколько видов станков, а именно прошивочные, шлифовальные, станки для разрезания профильным и непрофилированным инструментом. Также есть станки для электроконтактной обработки на воздухе и установки для упрочнения и легирования, которые образуют отдельные группы.

Для получения отверстий, полостей, углублений используются прошивочные станки, тогда как копировально-прошивочные станки применяются для изготовления полостей профильным ЭИ. Среди электроэрозионного оборудования чаще всего встречаются универсальные копировально-прошивочные станки, позволяющие выполнять не только полости, но и отверстия любого сечения, наносить на заготовки надписи.

Обычный копировально-прошивочный станок работает следующим образом. На станине устанавливают рабочий стол для крепления заготовки. Обработка выполняется в ванне с рабочей жидкостью. Электрод-инструмент закреплен в электродержателе и может перемещаться двумя каретками в двух взаимно перпендикулярных направлениях по горизонтали. Электрод-инструмент колеблется и поступательно перемещается к заготовке по сигналам регулятора, приводящего в действие двигатель и вибратор, закрепленный на площадке. Стол и ЭИ изолированы от станины диэлектрическими прокладками. Электрическая часть станка включает генератор импульсов, блок управления с приборами контроля режимов обработки. Рабочая жидкость поступает в МЭП из бака через магистраль. Насос может подавать жидкость непосредственно в ванну по тракту. Для слива жидкости в бак предусмотрена отдельная магистраль.

Электроэрозионно-химическая комбинированная обработка

Значительно повышает производительность и снижает износ инструмента использование комбинированного метода электроэрозионно-химической обработки. Данный метод – это сочетание двух процессов, которые оказывают взаимное влияние друг на друга. Как показывают исследования этого метода, что при каждом импульсе последовательно реализуется сначала анодное растворение, и только потом - электрическая эрозия металла. Скорость съема можно найти из следующей зависимости:

,

где Qраств - скорость удаления металла при анодном растворении, Qэр - скорость удаления за счет эрозии.

Процесс анодного растворения способствует более быстрому пробою межэлектродного зазора. Это объясняется тем, что на катоде-инструменте имеется парогазовый слой. А благодаря эрозии обрабатываемой поверхности осуществляется эффективное удаление пассивирующей пленки. Этим значительно ускоряется диффузия и вынос продуктов обработки.

При использовании только метода электрической эрозии на поверхности заготовки возникают довольно серьёзные углубления и шероховатости. Анодное растворение несколько сглаживает эти поверхностные дефекты. Другое важное достоинство такого комбинированного метода заключается в его экономичности, низкой энергоемкости по сравнению с электроэрозионным методом. Это возможно благодаря лучшим условиям протекания процесса. За счет этого снижается число разрядов, не производящих удаление металла.

Заключение

В настоящее время решение многих сложных технологических задач не обходится без использования метода электроэрозионной обработки. Описанный метод позволяет машино- и приборостроителям изготавливать детали самой различной конфигурации из обрабатываемых материалов. Благодаря ЭЭО конструкторы и технологи имеют возможность выбрать оптимальный вариант конструкции, материала детали и технологического процесса.

Список литературы

1. Артамонов Б.А., Волков Ю.С. и др. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. Москва, "Высшая школа", 1983

2. Лившиц А.Л. Электроэрозионная обработка металлов. Москва, "Высшая школа", 1979

3. Артамонов Б.А. и др. Размерная электрическая обработка металлов. Москва, "Высшая школа", 1978

4. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки. Под ред. Волосатова В.А. Ленинград, "Машиностроение", 1988