Электрические эрозии

 

Бесколлекторные импульсные генераторы, например типа МИГ, создают переменное напряжение, состоящее из   полуволн   обеих полярностей (рис. 33). Благодаря специальному выполнению их электромагнитной системы достигается получение несимметричной напряжения с различными амплитудами полуволн положительной и отрицательной полярности. При достаточно малой величине амплитуды обратной полуволны напряжения пробой межэлектродного промежутка вызывается только импульсами напряжения основной полярности.

 

 

 

Рис. 33. График напряжения   индукторного   машинного генератора   импульсов типа МИГ

 

 

 

 

Рис. 34. Схема лампового  генератора импульсов

 

 

 

 

 

Генераторы импульсов  на электронных   и полупроводниковых усилителях. Ламповые генераторы импульсов позволяют создавать импульсы в широком интервале их энергий и длительности, а также с высокой частотой повторения. В качестве накопителя энергии может быть использован конденсатор (рис. 34) или индуктивность выходного импульсного трансформатора. Генератор в этом случае состоит из источника постоянного   тока   высокого   напряжении, электронной лампы 1, высокочастотного маломощного генератора 2, управляющего электронной   лампой,   выходного   импульсного трансформатора 3. Через первичную обмотку импульсного трансформатора 3 пропускают импульсы электрического тока требуемой силы и частоты повторения, с вторичной обмотки снимают импульсы с параметрами, необходимыми для обеспечения электроэрозионной обработки. Используя импульсные генераторные лампы, можно создавать генераторы мощностью в несколько десятков киловатт, вырабатывающие импульсы мгновенной мощности   до нескольких меговатт при частоте 100—150 кГц.

В промышленности широко применяют широкодиапазонные транзисторные генераторы импульсов (типа ШГИ), упрощенная схема которых показана на рис. 35. Напряжение источника Uc=60-70B подают к транзисторным ключам Т1, Т2 и т. д.от транзисторных ключей, управляемых задающим генератором 3Г, ток к межэлектродному промежутку подается через резисторы R и диод Д. К межэлектродному промежутку подается высокое напряжение (100—300 В) от маломощного блока поджигающих импульсов Uп. В качестве ключа К в цепи поджигания могут быть также использованы транзисторы. После пробоя межэлектродного промежутка поджигающими импульсами через промежуток идет ток от транзисторов силового блока. Длительность этих импульсом определяется временем пребывания транзисторов в открытом состоянии. Цепь поджигания при этом разорвана ключом К. Такси генератор позволяет получать импульсы гребенчатой формы (рис36). Каждый импульс состоит из следующих друг за другом коротких импульсов со сравнительно большим напряжением и серией импульсов с меньшим напряжением.

Рис. 35. Схема транзисторного генератора импульсов

 

Импульсы  гребенчатой позволяют повысить производительность электроэрозионной обработки и снизить износ электрода-инструмента. В табл. 16 приведены характеристики

Широкодиапазонных транзисторных генераторов импульсов.

 

 

 

 

Рис. 36. Импульсы гребенчатой формы

 

 

Таблица 16

Характеристики генераторов  импульсов типа ШГИ

Тип генератора импульсов	Сила тока, А, не более	Диапазон частот, кГц	Произво-дительность, мм³/мин не более	Шероховатость поверхности, мкм	Износ инструмента на чистовых режимах, %	Потреб-ляемая мощность, кВт, не более
ШГИ-40-440 ШГИ-63-440 ШГИ-125-100 ШГИ-16-880 ШГИ-63-44/2 ШГИ-63-44/3 ШГИ-21-440/3 ТГ-250-0,15 ТГ-100-3/3 ГКИ-250	40 63 125 16 62*2 63*3 21*3 300 300 250	8-440 1-440 0,4-100 3-880 1-41 1-41 1-440 0,15 0,1-3 8-22	300 500 1500 75 1200 1900 450 4000 3500 35	0,5 0,5 1,2 0,2-0,4 3-4 3-4 0,4-1,0 - - 3-4	0,5-1,5 0,5-1,5 0,5-1,0 - 0,5-1,0 0,5-1,0 0,5-1,0 - - -	4 6 7,5 - 12 18 6 18 17 -

 

Автоматические регуляторы межэлектродного промежутка.

Для сохранения  устойчивости электроэрозионного    процесса    необходимо поддерживать определенную величину межэлектродного    промежутка.    Так как по мере выброса металла происходит   увеличение   межэлектродного промежутка,   то необходимо   непрерывно   производить сближение электродов, иначе через некоторое время процесс прекратится.

 

 

 

 

Рис.   37.   Функциональная схема регулятора межэлектродного   промежутка

 

Эту функцию в электроэрозионных станках выполняют автоматические регуляторы межэлектродного   промежутка. Регуляторы должны удовлетворять следующим требованиям: стабильно поддерживать выбранный межэлектродный промежуток при случайных возмущениях (кратковременных резких изменениях режима); не должны допускать значительных   отклонений управляемой величины от заданного режима; должны обладать малой инерционностью, быть малогабаритными, экономичными, простыми и надежными в работе.

Функциональная схема регулятора   построена   по   принципу автоматических систем с обратной связью по выходному сигналу (рис. 37). С датчика 3 выходной величины сигнал подается в орган сравнения ОС. Разность выходного Хвых и заданного Хзад сигналом усиливается схемой 1 и поступает на исполнительный орган 2. Эту разность привод подачи электрода-инструмента отрабатывает так, чтобы она обратилась в нуль.   При   этом   электрод-инструмент перемещается, а заданная величина межэлектродного промежутка поддерживается в пределах, определяемых погрешностью системы. Автоматические регуляторы межэлектродного промежутка по принципу действия можно разделить на «взвешенные» и «жесткие». Автоматические регуляторы взвешенной системы характеризуются наличием устройства, автоматически поддерживающего и равновесном состоянии электрод-инструмент, который под влиянием собственного веса стремится опуститься вниз до соприкосновения с обрабатываемой заготовкой. Необходимым условием   нормальной работы таких систем является   уменьшение   силы тяги регулятора при увеличении межэлектродного промежутка. Тогда под влиянием собственного веса подвижная система будет опускаться вниз до восстановления прежней величины   промежутка между электродами. Автоматические регуляторы жесткой системы характеризуются тем, что подвижная система не может свободно перемещаться под действием собственного веса, а передвигается принудительно как в направлении подачи, так и в   направлении отвода. Регуляторы такой системы свободны от некоторых недостатков регуляторов взвешенной системы. Однако они более сложны и требуют тщательного изготовления.

 В качестве параметров регулирования  в большинстве случаен используют  напряжение или ток, а иногда напряжение и ток одновременно. Наиболее распространенным регулятором взвешенной системы является. регулятор соленоидного типа ( рис.38).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.  38.   Регулятор  соленоидного типа

 

 

    Подвижная   система,    включающая электрод-инструмент 1, шпиндель 2 и противовес 3, влиянием веса инструмента и шпинделя способна опускаться вниз по направляющим. Сила соленоида   4   уравновешивает   подвижную систему и при установившемся режиме обработки удерживает ее во взвешенном состоянии, поддерживая заданный промежуток между электродами, тяги соленоида зависит от величины тока, протекающего по его обмотке, поэтому для каждого режима обработки и веса электрода-инструмента можно подобрать такие соотношения между протекающим через соленоид, и током через межэлектродный промежуток, чтобы подвижная система находилась в равновесии. При всяком изменении тока или напряжения сила тока соленоида будет изменяться, что вызовет перемещение подвижной системы в нужном направлении до востановления устойчивой работы станка.

 Схема   включения   регулятора,     предназначена   для     регулирования     по    параметру среднего   тока,   протекающего  через   межэлектродный   промежуток,   показана   на   рис. 39.   Обмотка,   соленоида   включена последовательно в зарядный   контур рабочего конденсатора С. Подбирая   в зависимости от  силы  рабочего тока  определенное число витков в регулирующей обмотке / и изменяя резистором в обмотке 2, можно добиться устойчивого регулирования в сильном диапазоне режимов обработки. После   выключения подвижная система вместе с электродом-инструментом опускается под действием собственного веса вниз, поэтому в конструкции соленоидного регулятора   необходимо   вводить   устройство, автоматически тормозящее подвижную систему при выключении станка. Более гибкой является схема регулятора,   показанная на рис. 40. В качестве параметра регулирования   принято среднее напряжение на межэлектродном промежутке, незначительно изменяющееся.

 

 

 

 

 

Рис. 39. Схема включения автоматического регулятора, параметром регулирования которого является среднее значение тока, протекающего через межэлектродный    промежуток

 

 

 

Рис. 40. Схема включения  автоматического регулятора, параметром регулирования которого является среднее  напряжение на межэлектродном промежутке

 

 

 

 

 Обмотка  2 не только компенсирует вес подвижной системы, но и создает избыточную силу тяги, поднимающую   электрод-инструмент вверх при включении генератора импульсов. Через регулирующую обмотку 1 пропускается ток, ослабляющий силу тяги соленоида. В условиях нормального режима работы станка ток через регулирующую обмотку таков, что результирующая   сила   равна   весу подвижной части. Всякое изменение режима вызовет   изменение среднего напряжения на электродах, а следовательно, и изменение результирующей силы соленоида и перемещение подвижной части в направлении, необходимом для восстановления нормального режима обработки,

Автоматическим регулятором с жесткой связью,   получившие широкое распространение, является электродвигатель-регулятор винтовой подачей (рис. 41). Он состоит из реверсивного электродвигателя 1 постоянного тока, приводящего во вращение ходовой винт 2, закрепленный в подшипниках, исключающих его продольное перемещение. Винт 2, вращаясь в гайке 3, закрепленной в подвижной системе 4 станка, сообщает последней движение   подачи или отвода в зависимости от направления вращения электродвигателя. Схема включения электродвигателя показана   на   рис. 42. При одинаковых напряжениях на R1 и R2 напряжение на якоре электродвигателя равно нулю. Электродвигатель не работает, это соответствует заданному межэлектродному зазору. При увеличении или уменьшении рабочего тока от заданного напряжения в резисторе R3 соответственно изменяется. Это приводит к вращению якоря электродвигателя (ОВ— обмотка возбуждения).

На рис. 43 приведена схема регулятора с гидравлической дачей. Гидравлический привод подачи электрода-инструмента состоит из гидрораспределителя 5 с электроуправлением, рабочего гидроцилиндра 2, шток которого выполняет роль шпинделя станка гидрораспределителя 3 и установки питания с насосом 1.  Paспределитель 12 предназначен для разгрузки насоса в нерабочем стоянии. Масло в процессе работы поступает  в гидрораспределитель 5 и далее в зависимости от положения его плунжера в соответствующую      полость      гидроцилиндра,      осуществляющего вращение электрода-инструмента.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 41. Электродвигатель-регулятор  с винтовой подачей

 Рис. 42. Схема включения   якоря электродвигателя подачи

 

 

Рис . 43 .  Схема регулятора с гидравлической подачей .

 

 

Одновременно масло   через постоянное гидравлическое сопротивление поступает   в торцовую камеру 4, откуда через сопло, частично перекрытое иглой 8, в сливной бак. Игла жестко связана с катушкой 7, помещенной в поле постоянного магнита 6, и нагружена сверху силой пружины. Электрические сигналы, подводимые в обмотку катушки, создают электромагнитную силу, перемещающую иглу. Это вызывает изменения давления в камере 4 и соответствующее перемещение подпружиненного снизу плунжера 10. В процессе работы станка сигнал пропорциональный среднему напряжению в межэлектродном промежутке, сравнивается с эталонным (установленным) напряжением. Разность напряжений поступает в обмотку катушки управления дросселирующего гидрораспределителя и действует   в направлении уменьшения   рассогласования.   Масло   от   цилиндра плавления через турбинку 11, приводящую во вращение плунжер 10 для повышения точности работы регулятора. Электрогидравлический регулятор привода подачи позволяет расширить   диапазон регулирования скорости и повысить быстродействие привода     и точность поддержания регулируемого параметра, а также обеспечить остаточную мощность для перемещения   тяжелых электродов.

Оборудование для электроэрозионной обработки.   Основными элементами электроэрозионных станков являются   станина 1 коробчатой или иной формы со стойкой (рис 44),  стол 2,   ванна инструмент 4, связанный с инструментальной головкой 5, устройсяства 6—9 перемещения   инструментальной головки в трех взаимно перпендикулярных   направлениях,   пули управления 10,    трубопроводы подачи рабочей жидкости в ванну ,13 и на слив 12, насос 13.

На некоторых  станках  стол ванну  можно перемещать в относительных  вертикальных направлениях.   Точные   станки   снабжены оптической системой отсчета координат, выполняют с цифровой индикацией,     с   программным   управлением,   с управлением   от ЭВМ. 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 44. Устройство   станка   для электроэрозионной  обработки

 

 

 

 В крупных   станках   шкафы с   аппаратурой   устанавливают   отдельно.   Станки   снабжены фильтрами    рабочей     жидкости,    холодильниками    для охлаждения   и т. д.   В качестве   основных   размеров   универсальных   электроэрозионных   станков   приняты   размеры   стола и наибольшее расстояние от торца шпинделя инструментально головки до поверхности стола. Длина столов установлена по геометрическому ряду с показателем ф=1,8 (ГОСТ 15954—70), ширина — по геометрическому ряду с показателем ф= 2, а ряд расстояний  от торца шпинделя до поверхности стола — с ф=1,6

Рис. 45. Электроэрозионный станок мод. ОФ-81

 

 

 

На рис. 45 показан общий вид  специального электроэрозионного станка мод ОФ-81. станок предназначен для  обработки заготовок сложной  формы, изготовленных из труднообрабатываемых токопроводящих материалов, а также  для проведения разнообразных фрезерных работ. С наибольшим эффектом станок может быть использован в инструментальных цехах для изготовления разноместных штампов, кондукторов, приспособлений, кокилей; в экспериментальных, ремонтных цехах, а также в основном производстве. Станок оснащен прецизионным вращающимся шпинделем, позволяющим осуществлять электроэрозионную обработку отверстий с высокой точностью; плавное регулирование межэлектродного зазора с помощью автоматического регулятора и подачи винт-гайка качения; эффективной системой подачи, очистки и охлаждения жидкости. Станок оснащен головкой ориентации электрода, микроскопом ЦО-2, тисками, электродной головкой, виброголовкой, орбитальной головкой, сверлильным патроном, центроискателем и др. На  рис. 46 показан общий вид электроэрозионного копировально-прошивочного станка мод.4Д721. Наиболее эффективно использование станка в инструментальном производстве, точном приборостроении, радиоэлектронной промышленности.