Лекции  №4-5

    План  лекции

1. Виды электрических  импульсов, применяемых  при ЭЭО

2. Влияние параметров  импульсов на производительность  и качество

обработки

3. Оценка схем ЭЭО  и оборудования  для их реализации 

1. Виды электрических  импульсов, применяемых  при ЭЭО

      Физические  явления в МЭП и технологические  показатели ЭЭО в значительной степени определяются видом применяемых электрических импульсов.

Наиболее  распространенными являются рабочие  импульсы с поджигом.

      Гребенчатые импульсы, чаще всего получаемые от генераторов типа ШГИ, имеют составляющие импульса (защитные) для осуществления пиролиза углеродно-водородной жидкости (масла, керосина и др.). после прохождения основного импульса защитный импульс при пиролизе РЖ образует на поверхности электрода защитную углеродную пленку, компенсирующую износ ЭИ (возможно решение проблемы безизносного ЭИ).

      Складывающиеся  импульсы генерируются специальным  генератором «ТИГР». В стадии пробоя транзисторы включаются последовательно, а при протекании тока после пробоя – параллельно (U = 60 B).

3. Параметры  электрических импульсов.

      Параметры электрических импульсов характеризуются  совокупностью следующих показателей :

      t_u – длительность импульсов, мкс; мс;

            

      t_n – длительность паузы, мкс; мс;

      q = T/t_u – скважность импульсов,   q = 1,1...6 ;

      f – частота следования импульсов,    f = 50...10⁶ Гц;

                              в генераторах ШГИ     f = 440 Гц.

      S_ф = dU/dt – крутизна импульсов (t_g – угол наклона);

      W_u – энергия импульсов, ; где

I_ср, U_ср – соответственно средние значения I и U /показания приборов на пульте ГИ/.

             , Дж

W_и определяет производительность и шероховатость :

1. Для предварительной ЭЭО W_и=0,5...5 Дж, f=1...8 кГц, R_z=40 мкм.
2. Для получистовой W_и=0,05...0,5 Дж, f=22...88 кГц, R_z=5 мкм.
3. Для чистовой отделочной W_и=0,05 Дж, f=220...440 кГц, R_a=1,5...2мкм.

     При очень малой энергии импульсов, их длительности W_и=0,005 Дж, f=500 кГц, R_a=0,2 мкм; I_ср=(0,5...0,75)I_к.з.; U_ср=(0,5...0,75)U₀; U₀ – напряжение холостого хода,U₀=75...100 B; I_ср=1...65 A 
 

           U             U        U

                                      T= t_И+ t_n

                       U_ПР

                               i

           а)         U           б)        в) 
 
 

                              t     t        t

                                    t_И   t_n 

                                        T 
 

     U  поджигающий         U         U

                  основной 
 
 

      г)           д)        
 
 
 

                          t    t        t 

             U 
 
 
 

          ж) 
 
 
 

                                             t 

      Рис.1. Разновидности электрических импульсов  при ЭЭО.

а) – форма импульсов от RC-генератора; б) – прямоугольные униполярные; в) – прямоугольные биполярные; г) – прямоугольные с поджигающим импульсом; д) – гребенчатые; е) – прямоугольные складывающиеся; ж) – трапецеидальные импульсы. 

      Электроискровая (ЭИс) и электроимпульсная (ЭИм) ЭЭО.

      В зависимости от характера импульсов ЭЭО делятся на две разновидности : 1. Электроискровая обработка ЭИс; 2.Электроимпульсная обработка ЭИм

      1. ЭИс характеризуется короткой  длительностью импульсов t_и=0,1...100 мкс, малой энергией импульса, большой скважностью q=5...30, прямой полярностью: ЭИ « – », ЭЗ « + ».

      2. ЭИм характеризуется большой  длительностью импульса t_и=100...105 мкс, большой энергией импульса, малой скважностью импульса q = 1...5, обратной полярностью электродов: ЭИ « – »,     ЭЗ « + ».

                        ЭИ 
 

                                    1 

                                    2 
 
 

                        ЭЗ 
 

      Рис.2. Схема ЭИМ ЭЭО

      1 – углеродная пленка;

      2 – плазменный канал. 

      Положительно  заряженные ионы двигаются по направлению  к отрицательно заряженному ЭЗ. При ЭИм, ввиду значительной длительности импульсов, в плазменном канале успевают получить значительную энергию ионы, и, ввиду значительно больших масс ионов, на ЭЗ выделяется значительно больше тепловой энергии, чем при ЭИсО.

      Следовательно, производительность резко возрастает, но шероховатость, получаемая при ЭИмО увеличивается. Поэтому ЭИм режимы характерны для высокопроизводительной предварительной обработки. 

      Оценка  схем ЭЭО и оборудования для их реализации

      ЭЭО фасонных полостей 

      ЭЭО фасонных полостей ведется способом объемного копирования. Этим способом обрабатываются ковочные штампы, литейные пресс-формы, литейные формы, объемные копиры и калибры, элементы колес и турбин.

      Методом ЭЭО обрабатываются материалы: коррозионно-стойкие  стали, жаропрочные сплавы, твердые сплавы типа ВК, титановые сплавы, закаленные стали.

      Технологические показатели:

точность обработки  ,

шероховатость .

    Обработка производится на копировально-прошивочных  станках 4Г721М, 4Д722А, 4Д722АФ1, 4Е723, 4Е724, 4726 и др.

      ЭЭО производят после термообработки и  шлифования базовых поверхностей, как правило, в два этапа: черновой и чистовой.

    После ЭЭО оставляют припуск 0,05...0,15 мм для шлифовки с целью удаления выступов от каналов и углов шероховатости. При обработке крупногабаритных полостей применяют многоконтурную обработку (на станках типа 4726).

 
 
 
 
 

Рис.3. Электрод-инструмент для многоконтурной ЭЭО 

    Материалом  ЭИ обычно служат графит и медь. Непременным  элементом конструкции ЭИ являются каналы для подачи РЖ.

      При проектировании ЭИ производят коррекцию  его профиля.

       Номинальный размер чистового ЭИ в  направлении, перпендикулярном движению копирования определяется следующим образом:

     (1) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.4. Схема  расчетов размера электрода-инструмента.

где - номинальный размер отверстия по чертежу детали,

- боковой МЭЗ,

- односторонний припуск для  последующей отделки,

“-” - для ЭЭО полостей,

“+” - для ЭЭО выступов.

      При расчете размеров ЭИ можно воспользоваться  экспериментальными зависимостями для определения МЭЗ: 

     (2),

     (3),

где q - скважность тока,

Q - расход РЖ через МЭП ,

- средний ток (А),

l - глубина полости (мм),

f - частота импульсов (Гц),

- амплитуда напряжения (В),

R - расстояние от оси канала для РЖ до наиболее удаленной

точки ЭИ (см),

- плотность тока ,

S - площадь обработки .

    Значение  коэффициента К зависит от марки  материалов ЭИ и ЭЗ. К=1 при обработке сталей медным ЭИ.

      Эффективность ЭЭО полости (выступа) обеспечивает уменьшение трудоемкости копировально-фрезерных операций и последующую доводку. 

      Электроэрозионное прошивание отверстий. 

    Особенностью  этой группы методов ЭЭО является формообразование двухмерных поверхностей с постоянными контурами сечений в параллельных плоскостях поступательно перемещающимся ЭИ. Профильный ЭИ имеет постоянное сечение по длине при одном поступательном рабочем перемещении , прочие движения (вращение) носят вспомогательный характер, облегчают удаление шлама.

      ЭЭ  прошивка выполняется на универсальных  копировально-прошивочных станках  и на специальных копировально-прошивочных станках.

      В качестве ЭИ используются либо штучные  электроды, либо проволоку в мотках из меди, вольфрама, медно-вольфрамовых композиционных сплавов и латуни. Обработка ведется в режиме ЭИС.  

      Рассмотрим  основные схемы ЭЭ прошивки. 

 
 
 
 
 
 
 

Рис. 5. Схемы ЭЭО отверстий.

а) координатно-прошивочный  станок 4Д721, 4Д721Ф1;

б) для  прошивания малых отверстий с  эксцентриситетом используются станки 4М2Ю 4Т721М;

в) для  прошивания отверстий используются станки НЦ24, МЭ9 и др.;

г) схема  с вращающимся ЭИ;

д) трепанация отверстий;

е) схема  с вибрирующим ЭИ применяется  для обработки малых отверстий  , при этом частота вибрации , амплитуда вибрации 0,05...0,5мм.

      Рассмотрим  точность прошивки, Наиболее полно  вопросы точности разработаны для схемы а).

    При ЭЭ прошивании отверстий происходит образование конусности, так как  увеличивается по мере углубления ЭИ в ЭЗ.

 , так как со стороны торцевого  зазора более сильная зашламленность.

    Данная  схема а) обычно применяется при  глубине  .

    Величина  может быть определена по эмпирической формуле: