24artstroy.ru

Строительный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электроэрозионная обработка

Электроэрозионная обработка

Электроэрозионная обработка металла на сегодняшний день является одним из новейших способов деформации металлической детали посредством воздействия электрических разрядов.

Любопытно, что метод электроэрозионной обработки существует уже достаточно давно, однако, стал актуален сравнительно недавно. Современное оборудование позволяет изготавливать сложные детали с высокой точностью с большей скоростью и меньшими затратами, по сравнению с «традиционными» механическими способами.

На наш взгляд массовое применение и, как следствие, развитие данного направления является крайне перспективным, в силу своих весьма выгодных преимуществ.

Особенности самодельного устройства

Перед тем как приступить к изготовлению самодельного электроэрозионного станка, необходимо разобраться в его устройстве. К основным конструкционным элементам относятся:

  1. Стол для закрепления заготовки.
  2. Ванна.
  3. Исполнительный орган (электрод, клеммник для подключения провода, втулка, направляющая, диэлектрический корпус, штатив).
  4. Генератор.
  5. Каретка.
  6. Станковое основание.
  7. Штурвал для подачи инструмента.
  8. Кронштейн.
  9. Пластина вибрационная.
  10. Направляющая для стержня.
  11. Подставка.
  12. Оснастка.

Электроэрозионная обработка металлов

Электроэрозионная обработка подходит для обработки любых металлов и их сплавов (чугун, сталь, латунь, алюминий и так далее). Температура ионизированной плазмы является очень высокой (более 10 тысяч градусов), что делает возможной работу со всеми видами металлов. Плазма обладает коротким периодом жизни, поэтому она не повреждает металлическую деталь, а контролировать мощность ионного потока не слишком сложно. Технология востребована в высокоточных отраслях промышленности; в мелкосерийном и домашнем производстве станки для ЭЭО используются редко в связи с их высокой стоимостью.

На практике технология ЭЭО обычно применяется для обработки сложных фасадных конструкций, а также при работе со сверхпрочными деталями для самолетов, автомобилей, кораблей, электронных устройств. В случае правильного использования оборудования не возникают микротрещины и микроповреждении металлической заготовки, что положительно сказывается на качестве обработки. Для создания электрода используются графит, вольфрам, алюминий или латунь. Эти материалы не разрушаются при контакте с нагретой плазмой, сохраняют свою форму. ЭЭО позволяет изменить форму, размеры, шероховатость исходной детали.

Изготовление искрового генеротора

Для изготовления искрового генератора детали можно найти везде (в старых телевизорах, мониторах блоков питания и т. д. ). Принцип его работы таков:

  1. Диодный мост переменный ток преобразует в постоянный. Напряжение домашней сети составляет 220 В (можно использовать и 380 В).
  2. Лампа накаливания, входящая в схему, предназначена для ограничения тока во время короткого замыкания. Тем самым она защищает диодный мост от пробоя. Также она сигнализирует о зарядке конденсатора. Лампа берется соответствующего напряжения и мощностью не менее 120 Вт.
  3. Конденсатор должен быть рассчитан на подаваемое напряжение. Самым оптимальным будет напряжение в 400 В. Емкость у конденсатора должна быть не менее 1000 мкФ. Чтобы произвести прожиг на домашнем станке, достаточно 20 000 мкФ.
  4. После полной зарядки конденсатора лампа тухнет. Затем происходит его разрядка через электрод. Цепь разрывается.
  5. Повторяется цикл зарядки. Его скорость напрямую зависит от емкости конденсатора. При минимальных значениях на зарядку уходит чуть меньше одной секунды.
  6. Для защиты от перегрузки конструкцию оснащают автоматом 2−6 А.

Электроэрозионные прошивные станки

  • нержавеющих сталей;
  • инструментальных сплавов;
  • титана;
  • закаленной стали.

Но работать могут со всеми видами токопроводящих материалов, когда требуется изготовление отверстий или углублений большой глубины с минимальным диаметром и точной геометрией сечения.

Одной из самых сложных операций прошивочного станка является изготовление резьбовых отверстий в тугоплавких материалах высокой прочности. В этом случае используются только станки с ЧПУ. Электрод из тонкой проволоки заводится внутрь отверстия и перемещается в продольном и поперечном направлении (по осям X,Y, с одновременным перемещением по оси Z). Получается отверстие со сложной конфигурацией стенки, резьбовой или иного профиля.

Электроконтактная обработка позволяет получать высокоточные оттиски штампов, пресс-форм или иных малогабаритных деталей. В этом случае электрод является миниатюрной копией требуемого изделия, изготовленной из меди или графита. В зависимости от полярности соединения на заготовке получаются четкие углубления или не менее четкие выступы. Такие электроэрозионные станки производятся как в стационарном, так и в настольном исполнении (например, G11 ARAMIS (Чехия)).

Читать еще:  Как правильно держать электрод при сварке?

Этапы электроэрозионной резки металла

  1. Оставить заявку на услугу электроэрозии, можно непосредственно на нашем сайте или по телефону, где наши операторы дадут консультацию относительно заказа и ответят на интересующие вопросы.
  2. В дальнейшем в быстром режиме обсуждаются все детали заявки и рассчитывается стоимость всего заказа.
  3. На следующем этапе мы запускаем производство.
  4. Затем отдаем качественно-выполненную продукцию, которая точно обеспечит нам плодотворное сотрудничество.

В настоящее время широкое развитие получили 3 типа электроэрозионной обработки:

  1. Вырезание проволокой
  2. Прошивка электродом
  3. Сверление тонких глубоких отверстий

Все эти операции показаны ниже на видео.


DK 7732 в г.Тольятти. Точность станка оказалась 7 мкм, при паспортной 12. Отчет, согласованный с Заказчиком здесь.

Смотрите еще примеры изделий, полученных электроэрозионной обработкой.

Электроэрозионная обработка основана на вырывании частиц материала с поверхности импульсом электрического разряда. Если задано напряжение (расстояние) между электродами, погруженными в жидкий диэлектрик, то при их сближении (увеличении напряжения) происходит пробой диэлектрика — возникает электрический разряд, в канале которого образуется плазма с высокой температурой.

Так как длительность используемых в данном методе обработки электрических импульсов не превышает 10 —2 сек, выделяющееся тепло не успевает распространиться в глубь материала и даже незначительной энергии оказывается достаточно, чтобы разогреть, расплавить и испарить небольшое количество вещества. Кроме того, давление, развиваемое частицами плазмы при ударе об электрод, способствует выбросу (эрозии) не только расплавленного, но и просто разогретого вещества. Поскольку электрический пробой, как правило, происходит по кратчайшему пути, то прежде всего разрушаются наиболее близко расположенные участки электродов. Таким образом, при приближении одного электрода заданной формы (инструмента) к другому (заготовке) поверхность последнего примет форму поверхности первого (рис. 1). Производительность процесса, качество получаемой поверхности в основном определяются параметрами электрических импульсов — их длительностью, частотой следования, энергией в импульсе. Электроэрозионный метод обработки объединил электроискровой и электроимпульсный методы.

Электроэрозионные методы особенно эффективны при обработке твёрдых материалов и сложных фасонных изделий. При обработке твёрдых материалов механическими способами большое значение приобретает износ инструмента. Преимущество электроэрозионных методов, как и вообще всех электрофизических и электрохимических методы обработки, состоит в том, что для изготовления инструмента используются более дешёвые, легко обрабатываемые материалы. Часто при этом износ инструментов незначителен.

Например, при изготовлении некоторых типов штампов механическими способами более 50% технологической стоимости обработки составляет стоимость используемого инструмента. При обработке этих же штампов электроэрозионными методами стоимость инструмента не превышает 3,5%. Условно технологические приёмы электроэрозионной обработки можно разделить на прошивание и копирование. Прошиванием удаётся получать отверстия диаметром менее 0,3 мм,что невозможно сделать механическими методами. В этом случае инструментом служит тонкая проволочка. Этот приём на 20—70% сократил затраты на изготовление отверстий в фильерах, в том числе алмазных. Более того, электроэрозионные методы позволяют изготовлять спиральные отверстия. При копировании получила распространение обработка ленточным электродом. Лента, перематываясь с катушки на катушку, огибает копир, повторяющий форму зуба. На грубых режимах лента «прорезает» заготовку на требуемую глубину, после чего вращением заготовки щель расширяется на нужную ширину. Более распространена обработка проволочным электродом, то есть лента заменяется проволокой. Этим способом, например, можно получать из единого куска материала одновременно пуансон и матрицу штампа, причём их соответствие практически идеально.

Разрушение поверхностных слоев материала под влиянием внешнего воздействия электрических разрядов называется электрической эрозией. На этом явлении основан принцип электроэрозионной обработки.

Электроэрозионная обработка заключается в изменении формы, размеров, шероховатости и свойств поверхности заготовки под воздействием электрических разрядов в результате электрической эрозии.

Под воздействием высоких температур в зоне разряда происходят нагрев, расплавление, и частичное испарение металла. Для получения высоких температур в зоне разряда необходима большая концентрация энергии. Для достижения этой цели используется генератор импульсов. Процесс электроэрозионной обработки происходит в рабочей жидкости, которая заполняет пространство между электродами; при этом один из электродов — заготовка, а другой — электрод-инструмент.

Под действием сил, возникающих в канале разряда, жидкий и парообразный материал выбрасывается из зоны разряда в рабочую жидкость, окружающую его, и застывает в ней с образованием отдельных частиц. В месте действия импульса тока на поверхности электродов появляются лунки. Таким образом осуществляется электрическая эрозия токопроводящего материала, показанная на примере действия одного импульса тока, и образование одной эрозионной лунки.

Читать еще:  Какими электродами варить чугун?

Материалы, из которых изготавливается электрод-инструмент, должны иметь высокую эрозионную стойкость. Наилучшие показатели в отношении эрозионной стойкости электродов-инструментов и обеспечения стабильности протекания электроэрозионного процесса имеют медь, латунь, вольфрам, алюминий, графит и графитовые материалы.

Общая характеристика процесса электроэрозионной обработки

Типовой технологический процесс электроэрозионной обработки на копировально-прошивочных станках заключается в следующем:

  • Заготовку фиксируют и жестко крепят на столе станка или в приспособлении. Тяжелые установки (весом выше 100 кг) устанавливают без крепления. Устанавливают и крепят в электродержателе электрод-инструмент. Положение электрода-инструмента относительно обрабатываемой заготовки выверяют по установочным рискам с помощью микроскопа или по базовым штифтам. Затем ванну стакана поднимают и заполняют рабочей жидкостью выше поверхности обрабатываемой заготовки.
  • Устанавливают требуемый электрический режим обработки на генераторе импульсов, настраивают глубинометр и регулятор подачи. В случае необходимости включают вибратор и подкачку рабочей жидкости.
  • В целях повышения производительности и обеспечения заданной шероховатости поверхности обработку производят в три перехода: предварительный режим — черновым электродом-инструментом и окончательный — чистовым и доводочным.
    4.1 Типовые операции электроэрозионной обработки

Прошивание отверстий

При электроэрозионной обработке прошивают отверстия на глубину до 20 диаметров с использованием стержневого электрода-инструмента и до 40 диаметров — трубчатого электрода-инструмента. Глубина прошиваемого отверстия может быть значительно увеличена, если вращать электрод-инструмент, или обрабатываемую поверхность, или и то и другое с одновременной прокачкой рабочей жидкости через электрод-инструмент или с отсосом ее из зоны обработки. Скорость электроэрозионного прошивания достигает 2-4 мм/мин.

Маркирование

Маркирование выполняется нанесением на изделие цифр, букв, фирменных знаков и др. Электроэрозионное маркирование обеспечивает высокое качество, не вызывает деформации металла и не создает зоны концентрации внутреннего напряжения, которое возникает при маркировании ударными клеймами. Глубина нанесения знаков может колебаться в пределах от 0,1 до 1 мм.

Операция может выполняться одним электродом-инструментом и по многоэлектродной схеме. Изготавливаются электроды-инструменты из графита, меди, латуни, алюминия.

Производительность составляет около 3-8 мм/с. Глубина знаков зависит от скорости движения электрода. При скорости движения электрода более 6 мм/с четкость знаков ухудшается. В среднем на знак высотой 5 мм затрачивается около 4.

Вырезание

В основном производстве электроэрозионное вырезание применяют при изготовлении деталей электро-вакуумной и электронной техники, ювелирных изделий и т.д. в инструментальном производстве, при изготовлении матриц, пуансонов, пуансонодержателей и других деталей, а также вырубных штампов, копиров, шаблонов, цанг, лекал, фасонных резцов и др.

Шлифование

Процесс электроэрозионного шлифования применяют для чистовой обработки труднообрабатываемых материалов, магнитных и твердых сплавов.

Отклонение размеров профиля после электроэрозионного шлифования находится в пределах от 0,005 до 0,05 мм, шероховатость Ra = 2,50,25, производительность — 260 мм2/мин.

С появлением электрических способов обработки оказалось в принципе возможным осуществление методами электротехнологии всего комплекса операций, необходимых для превращения заго­товки в готовую деталь, включая и ее термическую обработку.

Техническое задание на проектирование самодельного станка

Чтобы сделать самодельный электроэрозионный станок нужно изготовить ряд приспособлений, которые помогут автоматизировать производственный процесс.

  1. Нужна станина, на ней будет размещаться механизм перемещения электрода.
  2. Потребуется сам механизм, позволяющий периодически подводить и отводить электрод к обрабатываемому материалу.
  3. Для выжигания отверстий разных форм нужно иметь набор электродов. Специалисты рекомендуют использовать молибденовую проволоку.
  4. Для различных типов основного инструмента потребуется менять мощность устройства и силу тока. При разных режимах работы принципиальная электрическая схема должна позволять проводить регулирование величины разряда на электроде. В ней нужно предусмотреть изменение частоты пульсации напряжения.
  5. Для охлаждения детали (перегревать закаленную сталь нельзя, происходит отпуск со снижением твердости) в зону работы нужно осуществлять подачу охлаждающей жидкости. Чаще используют обычную воду или растворы солей. Вода попутно вымывает шлам (разрушенные частицы металла).
Читать еще:  Сварка чугуна нержавеющим электродом

Сверхнизкий износ электродов

Всего обработано 13 позиций (мест) сборкой из 52 электродов (пинов) каждая — то есть 676 сквозных полостей (окон) одним комплектом из 52 электродов.

Machined in 13 different positions with one multi-electrode of 52 pins — in total 676 cavities with one set of electrode .

Заготовка: титановая пластина t=4,1 мм (деталь аэрокосмического воздухозаборника)
Workpiece: titan t=4,1 mm (aerospace intake part)

Электрод: медь (сборка из 52 электродов)
Electrode: copper (52 copper pins)

Суммарное время прошивки 52-х окон:
3 час 00 мин — 3 час 10 мин
Общее время прошивки 676-и окон (13 позиций):
≤ 40 часов (одним комплектом из 52 электродов)
Total machining time of 52 cavities:
3 h 00 min — 3 h 10 min
Total machining time of 676 cavities (13 positions):
≤ 40 hours (with one set of electrode)

Глубина электроискровой прошивки: 6,1 мм (диагональная подача — 31º)
Vector angle depth: 6.1 mm with 31º

Размер каждого электрода: 4,1 × 3,9 мм
One electrode size: 4,1 × 3,9 mm

Износ электрода (торцевой): 0,14 мм
Electrode wear (end): 0,14 мм

Технология / Technology

Обработка каждой позиции производилась на 4 режимах:
Each position was machined in 4 modes:

— приработка / running in

— основной прожиг / rough EDMing

— калибровка 1 / finishing 1

— калибровка 2 / finishing 2

В процессе имитировалась работа двумя электродами (черновым и чистовым). В качестве чистового электрода использовалась более высокая невыработанная часть чернового электрода.
In the process, we simulated the machining with two electrodes (rough and finishing). As a finishing electrode was used a higher unused in roughing portion of the same electrode.

Конечная глубина калибровки выбиралась исходя из величины торцевого угара чернового электрода плюс двойная толщина пластины обработки:
The final finishing depth was selected based on the value of the end wear of the rough electrode plus the double thickness of the machined plate:
N · W +2 H = Z калибровки (finishing)
где / where :
N – число запланированных позиций / number of planned positions
W – угар электрода после чернового прожига одной позиции / electrode wear after rough EDMing of one position
H – толщина пластины / workpiece plate thickness

На заготовке разместилось 13 позиций обработки. Зная, что W (угар торцевой) = 0.14 мм, Н = 4 мм, получим Z калибровки = 9,82 мм.
The workpiece housed 13 machining positions. Knowing that W (end wear) = 0.14 mm, H = 4 mm, we get Z finish depth = 9.82 mm.

finishingПодобная стратегия, когда сначала делаются только черновые прожиги, а затем все калибровочные, имеет то достоинство, что в начале каждого нового чернового прожига электрод имеет изоморфную форму конечной части, что обеспечивает одинаковое время чернового прожига.
The strategy when first only rough EDMing is done and then all finishing cuts has the advantage that at the beginning of each new rough machining the electrode has an isomorphic shape of the end part, which ensures the same rough EDMing time.

Использовании стратегии “два в одном” (черновой и калибровка за один проход) приводит к увеличению времени обработки из-за нарастающего искажения по высоте электрода, вследствие чего необходима более глубокая обработка последующей позиции.
Using the strategy “two in one” (roughing and finishing in one pass) leads to an increase in processing time due to increasing distortion along the height of the electrode, which requires deeper processing of the subsequent position.

Заключение / Conclusion

Отработанная технология прожига титановой пластины позволяет увеличить ресурс электрода в несколько раз.
The proven technology of titanium plate EDMing allows increasing the use of the same electrode several times.

Разработчик технологии / Technology Developer : :
Сычёв И.А., зам.главного инженера, главный специалист по НТР «Инновационно-технического центра «СодикоМ».
Igor Sychev, vice chief engineer, chief specialist of R&D of SodicoM Innovatiuon Tecnical Center

Оператор / Operator:
Годин С.А., инженер-технолог по эрозионной обработке.
Sergei Godin, EDM application engineer

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector