Електроерозійна обробка - студопедія
Сутність електроерозійної обробки полягає в уда-лення припуску з заготовки в середовищі діелектрика за рахунок мікрораз-рядів, розплавляють частки металу.
Процес електроерозійної обробки (ЕЕО) являє собою руйнування металу або іншого струмопровідного матеріалу в результаті локального впливу короткочасних багаторазових електричних розрядів між двома електродами, один з яких є оброблюваної деталлю, а інший - електродом-інструментом (ЕІ). Під впливом високих температур в зоні розряду відбувається нагрів розплавлення і часткове випаровування металу - електрична ерозія. Для отримання високої температури в обмеженій області малого знімання необхідна велика концентрація енергії. Досягнення цієї мети здійснюється використанням імпульсного напруги, а ЕЕО здійснюється в рідкому середовищі, яка заповнює зазор між електродами, званий межелектродним проміжком (МЕП), або межелектродним зазором. Схема електроерозійної обробки показана на рис. 5.1. Електроди, один з яких є оброблюваної деталлю 1, а інший -Інструменти 2, підключаються до генератора електричних імпульсів і занурюються в діелектричну рідину 3. При зближенні електродів на досить малу відстань відбувається пробій міжелектродного середовища в місці з найбільшою напруженістю електричного поля. Діелектрична міцність проміжку в місці пробою порушується, і утворюється тонкий струмопровідний канал 4, який замикає електроди. За утворився струмопровідних каналу протікає імпульс струму великої щільності, канал розряду розширюється, при цьому температура в зоні розряду досягає декількох тисяч градусів. Ділянки електродів 5 і 7 в зоні розряду розплавляються і випаровуються. Під впливом високих температур рідина в зоні розряду розкладається і випаровується і разом з парами металу утворює швидко розширюється міхур 6.
Рис 5.1 Схема електроерозійної обробки
При зменшенні струму, що проходить через електроди, тиск парів в розширенні газовому міхурі падає. В результаті зниження тиску розплавлений метал скипає і викидається у вигляді дрібних крапель 8 в навколишнє середовище (рідина), де і застигає у вигляді дрібних частинок. Тверді продукти ерозії виносяться з міжелектродного проміжку під дією ударних хвиль і течій рідини, викликаних електричним розрядом і освітою кульового міхура з наступним його розширенням. На поверхнях електродів в місці проходження розряду утворюються лунки. Розміри лунок залежать в основному від енергії і тривалості імпульсів і електроерозійної стійкості матеріалу. Для отримання розмірної обробки енергія в зону обробки вводиться окремими порціями у вигляді електричних імпульсів досить малої тривалості. У паузах між імпульсами робоча рідина відновлює свої діелектричні властивості (деіонізіруется). Якщо здійснювати безперервний підведення енергії, то будуть розігріватися і плавитися великі обсяги матеріалу з одного з електродів, навіть якщо матеріали електродів однакові. Спрямованість знімання матеріалу визначається полярністю підключення електродів до генератора імпульсів і параметрами імпульсів. При подачі синусоїдального імпульсу напруги на електроди (рис. 5.2) на ділянці 0. 1 напруга збільшиться до Uпр. при якому порушується діелектрична міцність проміжку. Середня напруга, при якому відбувається пробій міжелектродного проміжку, майже лінійно залежить від величини цього проміжку і на чистових режимах становить 40. 50В, а на чорнових 70. 80В. Ділянка 1 ... 2 відповідає іскровий стадії розряду, для якої
характерне швидке зниження напруги на проміжку до 25. 35В і настільки ж швидке збільшення струму в ланцюзі. Ділянка 2 ... 3 відповідає дугового стадії розряду, на якій незначно знижуються напруга і струм в ланцюзі. При падінні напруги US нижче 15. 20В розряд припиняється. При обробці короткими імпульсами високої частоти дугова стадія розряду може бути відсутнім, і розряд припиняється відразу після іскровий стадії. Кількість вилученого матеріалу на дугового стадії розряду і розміри утворюються лунок значно більше, ніж на іскровий стадії.
Мал. 5.2- Тимчасові діаграми зміни напруги і струму в електродному проміжку
Основні технологічні показники процесу електроеро-Зіон обробки (ЕЕО) - точність, якість поверхні, про-тивність - залежать від кількості виплавленого за один імпульс металу з ванн, що визначається енергією імпульсу.
Енергію імпульсу знаходимо з виразу:
де - середня сила струму, A;
- значення сили струму при короткому замиканні (устанав-ється за приладами верстата);
- середня напруга пробою, В;
- напруга холостого ходу при розімкнутих електро-дах (контролюється в процесі обробки);
- тривалість імпульсів (обернено пропорційна ча-СТОТ їх слідування), С.
Залежно від технологічних умов енергію импуль-са можна оцінити за рекомендаціями таблиці 5.1.
Таблиця 5.1-Величини енергії імпульсу
Виходячи з теорії теплопередачі температуру в точці воздей-наслідком імпульсу визначають з виразу:
де - початкова температура електрода, ° K;
- коефіцієнт корисного використання енергії імпульсу;
- безрозмірний параметр температури, що враховує тер-модінаміческіе властивості електродів (теплопровідність, тепло-ємність, щільність, умови обробки);
с - питома теплоємність оброблюваного електрода, Дж / (кг × ° K);
- щільність оброблюваного електрода, кг / м;
r - радіуси півсфер ізотерм, що характеризують распреде-лення температур від точки впливу імпульсу енергії, м.
З формули 5.2 визначаємо радіус півсфери виплавляемо-го металу
Звідси обсяг металу (у вигляді півсфери), що видаляється одним імпульсом, знаходимо з виразу
де обсяг сфери 0,5236D 3. a D = 2r.
На практиці число імпульсів, вироблених генератором, і число імпульсів, що реалізуються в міжелектродному зазорі, відрізняючи-ються через реальних умов протікання процесу, що враховує-ся коефіцієнтом:
де f - частота імпульсів, що викликають ерозію, Гц;
fг.і - частота імпульсів, що виробляються генератором. Реальна кількість металу, що видаляється імпульсом, буде
Продуктивність процесу ЕЕО знаходимо з виразу
де q - шпаруватість, ставлення періоду повторення імпульсів до їх тривалості.
Час дії імпульсу, шпаруватість і частота імпульсів пов'язані залежністю
Швидкість переміщення електрода-інструменту визначаємо з виразу
де S - площа оброблюваної поверхні.
Основний час ЕЕО визначаємо за формулою
де h - переміщення електрода-інструменту для зняття необ-димого припуску.
Очікувану після ЕЕО шорсткість поверхні оцінюючи третьому за формулою
де k н - коефіцієнт умов обробки (для чорнових режимів k н = 10. 50, а для чистових режимів k н = 2. 10);
р - показник ступеня, що характеризує форму лунки, об-утворених від впливу імпульсу (р = 0,3. 0,04).
На точність виготовлення деталей після ЕЕО впливають: точність виготовлення електрода-інструменту; знос інструменту; похибка форми і розмірів заготовки і т.д. На сучасному рівні ЕЕО точність досягне 6. 7 квалітету.