Электрические эрозии

Выбор материала электрода-инструмента   для электроискровой и электроимпульсной обработки определяется материалом   заготовки,   режимом обработки и стойкостью инструмента   или его относительным износом     у = -^- 100',',,

Износ    электродов-инструментов    зависит    от    материалов     электродов,  параметров     импульсов   тока   и напряжения, свойств рабочей жидкости, жесткости оборудования и т. д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 46. Электроэрозионный  копировально-прошивочный станок мод. 4Д721

 

Материалы для электродов-инструментов, нашедшие наибольшее  применение,   можно расположить в ряд по убыванию стойкости: графитированные материалы (ЭЭГ, ЭЭПГ) и пористая медь (МПГ-7, МП-75, МП-8П), вольфрам, медь, латунь ЛС59, серый чугун, алюминий и его сплавы. При оптимальных условиях обработки сталей износ электрода-инструмента из углеграфита составляет 0,1—0,3% на черновых режимах и 0,5—1,2% на чистовых. Износ медных электродов 0,6—1% и 1,5—4% соответственно. При нерациональных режимах обработки и неправильно выбранном материале   электрода-инструмента износ может достигать 100% и более. Большое влияние на стойкость инструмента оказывает форма рабочих импульсов.

Наилучшими показателями стабильности процесса обладают электроды-инструменты с рабочей частью   из компактной   меди. Однако высокая стоимость этого материала, его дефицитность и сравнительно высокий износ ограничивает его применение. Электроды из меди применяют при обработке твердосплавных заготовок, прошивании щелевидных отверстий и отверстий сравнительно малого диаметра, при чистовой обработке на повышенных частотах. Электроды-инструменты из алюминия применяют при предварительной обработке полостей и отверстий без резко выделяющихся в стальных деталях и деталях из жаропрочных сплавов, викой стойкостью отличается вольфрам, однако дефицитность нудность обработки ограничивают его применение для изготовления инструментов.

Методы изготовления фасонных инструментов. Для изготовления фасонных электродов-инструментов применяют следующие методы: металлизация напылением; метод гальванопластики; изготовление методами порошковой   металлургии;   метод   вихревого копирования.

При металлизации напылением исходный материал (порошок или пруток) подается в зону   нагрева,   расплавляется и   струей сжатого газа переносится на подложку (модель инструмента). Затем нанесенный слой от модели отделяют, если его   используют самостоятельно, или используют вместе с моделью. Модель по размерам и форме представляет копию того изделия, которое предполагается изготовлять электроэрозионным методом, с учетом припуска межэлектродного зазора. Модель изготовляют из графита МПТ6, ЭЭПГ, АРВу, ГТМ, МПГ7, 9 также из литейных типографских сплавов по гипсовым моделям.   Модели   изготовляют также стальными. Стальные модели перед металлизацией подвергают дробеструйной обработке.

Для улучшения электроэрозионных свойств напыленный слой подвергают восстановительному отжигу (нагрев до 600° С, изотермическая выдержка в течение 1 ч, .подъем температуры до 800-850° С, выдержка в течение 1 ч, охлаждение в водороде или инертном газе). Этим методом получают   напыленный   слой  до 5 мм шероховатости поверхности до Rz = 40 мкм. Инструмент - газовый металлизатор.

Метод гальванопластики основан на электролитическом осаждении металлов на модель. Толщина осажденного слоя металла 1-5 мм.

Этот  метод позволяет получить высокую точность и малую шероховатость   поверхности    (не  хуже    Ra = 2,5   мкм).  Модели могут быть разового употребления (разрушаемые), например, из гипса или восковых сплавов, или постоянные, изготовляемые   из эпоксидных смол, типографских сплавов, хромоникелевых сталей и графита. По конструкции модель должна иметь технологические (нерабочие) поля 30—50 мм. Базовые элементы (штифты, отверстия и др.) выносят на технологические поля.

Изготовление инструментов методом  порошковой металлургии рентабельно  лишь в крупносерийном или массовом производстве, так как требует изготовления дорогостоящих и   сложных   пресс-форм из закаленных сталей и твердых сплавов. Технология изготовления электродов-инструментов методом порошковой металлургии предусматривает холодное или горячее прессование  порошка в пресс-форме и спекание.

Технология изготовления фасонных углеграфитовых электродом инструментов методом вихревого копирования  разработана в СССР. Сущность этого  способа состоит в том, что  при наличии поступательного  перемещения углеграфитовой заготовки фасонному инструменту сообщают возвратно-поступательное колебательное движение, при котором все точки на поверхности инструмента перемещаются   по   круговым   траекториям     (совершают   вихревое движение). Режущий инструмент для вихрекопировальных станков изготовляют литьем режущей композиции в закрытых формах собираемых   из унифицированных  деталей.   Опыт  изготовления электродов-инструментов систематизирован в книге (6).

Размеры электродов-инструментов определяют измерительными приборами. Для измерения толщины нанесенного слоя применяли специальное приспособление, содержащее щуп и рейку с делений ми. Для измерения зазоров в межэлектродном промежутке применяют щупы и индикаторы, а также оптические методы. Эффективным методом измерения зазоров является   фотографирование с последующим увеличением. В этом случае необходимо изготовление многослойной модели заготовки, позволяющее   проконтролировать величину фактического межэлектродного   промежутка   на различных уровнях. Зафиксировав инструмент и модель заготовки после обработки и убрав их со станка, снимая пластины заготовки, начиная с нижней, определяют величину межэлектродного  зазора.

Для закрепления электрода-инструмента  электроэрозионные станки снабжены электродержателями в виде шпинделей с посадочными отверстиями, патронов, цанговых зажимов и др. уточнения положения инструмента относительно заготовки применяют приспособления, позволяющие регулировать его положение как по двум взаимно перпендикулярным осям, параллельным плоскости стола, так и относительно вертикали. Для выполнения прецизионных работ электрод-инструмент устанавливают в приспобление (кондуктор) с направляющими.

Для ускорения выведения продуктов износа заготовки и инструмента из межэлектродного зазора применяют электромагнитный вибратор, сообщающий возвратно-поступательные колебания и инструменту с амплитудой, соответствующей увеличению зазора в 2-3 раза. Частоту колебаний принимают равной 50 или 100 Гц. Для вращения инструмента при обработке отверстий применяют электродовращатель. При нежестких электродах используют направляющие кондукторы. Для сообщения электроду-инструменту плоскопараллельного кругового   движения   применяют   орбитальные головки, приводящие в круговое движение инструмент без вращения вокруг своей оси.

Характеристика оборудования для выполнения электроэрозионной обработки непрофилированным электродом-проволокой, приведена в табл. 20.

Основные требования к электроду-проволоке: 1) малое электрическое сопротивление; 2) высокая прочность на разрыв; 3) невысокая стоимость и недефицитность.

 В производстве применяется медная, латунная и вольфрамовая проволока. Медная проволока отвечает первому и третьему требованиям, но ее низкая прочность на разрыв не позволяет работать в интервале оптимальной производительности  по натяжению при наименьшей скорости перемотки. Вольфрамовая проволока имеет высокую прочность на разрыв, но дефицитна и обладает большим удельным сопротивлением, что снижает   производительность.   Ее и применяют при прорезке узких пазов (менее 0,1 мм).   Латунная проволока по сравнению с медной имеет большее удельное сопротивление, что компенсируется ее   хорошими   эксплуатационными качествами (второе и третье требование).

Под действием электрических импульсов   проволока-катод   в процессе обработки изнашивается. Величина износа   зависит   от режима обработки, толщины заготовки и скорости перемотки. Скорость перемотки находится в пределах от нескольких миллиметров в секунду до нескольких десятков миллиметров в секунду. Электрод-проволока имеет одноразовое использование, так   как после прохождения через зону обработки он становится непригодным для повторного использования (независимо от степени износа). Влияние эрозии особенно резко проявляется при применении проволоки малого диаметра, так как при этом величина эрозии от единичного разряда соизмерима с диаметром проволоки.

Оборудование, применяемое   при  электроконтактном   методе обработки, приведено в табл. 21. Электроконтактное точение выполняют широкими   металлическими   дисками   (толщиной   40—50 мм ), фрезерование — чашечным   инструментом,   сверление — трубчатым инструментом. Разрезка осуществляется металлическими дисками и дисками, покрытыми абразивно-изоляционным материалом. Для обтачивания крупногабаритных деталей, растачивания отверстий и подрезки торцов целесообразно использовать чашечные электроды-инструменты из серого чугуна   диаметром   150—300 мм и высотой 60—90 мм, а для отрезки — дисковые электроды из стали диаметром 250—500 мм и толщиной 2—4 мм.

 Характеристики установок для электроискрового   упрочнения приведены в табл. 22. Стоимость установок находится в пределах 2-2,5 тыс. руб.

В качестве электродов для электроискрового упрочнения на заводах применяют феррохром с содержанием Сг 3%, графит ЭГ2 и ЭГ4 с   зольностью до 2 %; твердые сплавы Т15К6 и Т30К4; специальные сплавы или материалы, получаемые порошковой металлургией.

Накладка электроэрозионных  станков и их неисправности. Подготовка электроэрозионных станков к работе заключается в установке заготовки и электрода-инструмента и выверки их взаимного расположения, подготовке ванны к работе и системы прокачки рабочей жидкости, выбору и настройке электрических режимов генератора.

Заготовку устанавливают и закрепляют непосредственно на столе станка или в приспособлении. Электрод-инструмент хвостовиком устанавливают в шпиндель головки.

Для выверки положения электроды-инструменты  снабжают контрольными углами или разметкой. При выверке используют индикаторы, оптические приборы, приспособления, позволяющие  изменять положение инструмента по отношению к заготовке и угол наклона.

Осуществив выверку положения  электрода-инструмента, заполняют ванну  рабочей жидкостью (или погружают  стол с заготовкой в ванну), проверяют  работоспособность системы прокачки. В соответствии с технологической инструкцией устанавливают необходимое давление прокачки. По технологической инструкции станка в соответствии с выбранным режимом работы задают электрический режим генератора импульсов, пользуясь соответствующими таблицами и номограммами, приведенными в инструкции (полярность форму импульсов, скважность,   частоту   следования   импульсов, средний рабочий ток и др.).

Изменение полярности напряжения генератора импульсов в зависимости от требований процесса производится путем переключения на штепсельном разъеме токоподводов к станку. При работе с прямой полярностью на электрод подается отрицательный потенциал, а на обрабатываемую заготовку положительный потенциал Для работы с обратной полярностью производят обратное переключение. Изменение полярности обычно не требует дополнительной изоляции обрабатываемой заготовки от станка.

Установку электрических параметров и режимов работы генератора импульсов  осуществляют с помощью переключателей, расположенных на панелях пульта управления. Настраивают регулятор  подачи, устанавливая рекомендуемое напряжение регулятора, устанавливают скорость подвода инструмента. Средние значения напряжения при холостом ходе и в работе и средний рабочий ток фиксируют по приборам. Средний рабочий ток зависит как от настройки генератора, так и установки регулятора подачи. Настройку регулятора осуществляют рукоятками «Подача» и «Скорость подвода» и контролируют по приборам, показывающим средние значения токов и напряжений.

Неисправности электроэрозионных  станков. Неисправности в кинематике станка сводятся к обычным неисправностям его механизмов, вызванным поломками или износом (например, механизмов установочных перемещений), появлением люфтов, заеданием в подвижных парах и т. п. На прецизионных станках, оснащенные индуктивными системами отсчета перемещений, возможно появление рассогласования индуктивных датчиков мостовых схем. Отказ головки с механическим приводом может быть вызван низким качеством изготовления деталей и сборки, в том числе редуктора, шариковых винтовых пар, направляющих качения и гильз. Снижение чувствительности может быть обусловлено излишним натягом в винтовой паре. О качестве кинематики головки можно судить по току, потребляемому ее электродвигателем. При напряжении 5 В потребляемый ток не должен превышать 50—60 мА при движении шпинделя вниз и 70—90 мА при движении шпинделя вверх.

Нестабильность работы головки  соленоидного типа может быть обусловлена  заеданием элементов магнитной  системы. Отказы головки с гидравлическим приводом обычно вызываются загрязнением масла гидросистемы, появлением утечек и перетечек масла вследствие износа элементов аппаратуры управления, выходом из строя гидроклапанов. На стабильность работы этих головок существенно влияет изменение температуры масла, колебание рабочего давления в гидросистеме. При работе таких головок с генераторами типа ШГИ отмечено, что в диапазоне высоких частот технологического напряжения возникает дрейф нуля следящей системы, что требует ее загрубления.

При появлении  течи рабочей жидкости необходимо немедленно вменить прокладки ванны. Отсутствие подачи рабочей жидкости и наполнения ванны может быть   обусловлено   разрывом   цепи

электродвигателя  насоса блокировками станка или тепловым реле, горением фильтров грубой и тонкой очистки.

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА ВТОРАЯ

ЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ

1. СВЕТОЛУЧЕВАЯ   ОБРАБОТКА

 

Светолучевую обработку   материалов   производят с помощью 1тических квантовых  генераторов, называемых лазерами. Лазер  способен создавать узкие направленные пучки видимого света, характеризующиеся  чрезвычайно высокой плотностью тепловой энергии. Благодаря этому с помощью лазера можно   выполнять   ряд различных технологических  операций, обработку   сверхтвердых тугоплавких материалов (резание, сверление, сварка, плавление). Существуют три вида лазеров: твердотельные (кристаллические), жидкостные и газовые.