Лекции по физико-химическому процессу обработки

 

Лекция  №6

План  лекции

1. Влияние различных факторов на точность ЭЭО

2. Тепловые деформации  при ЭЭО

3. Колебание величины МЭП при ЭЭО 

      Оценка  точности ЭЭО

      Вопросы точности ЭЭО весьма сложны, поскольку  явления, влияющие на точность, носят  вероятностный характер.

      В общем случае суммарное рассеяние  размеров характеризуется выражением:

,

где - i-ая  составляющая поля рассеяния,

- соответствующий коэффициент относительного рассеяния (зависит от вида кривой распределения),

n – число действующих факторов.

      В общем случае для ЭЭО можно  записать:

,

где составляющие поля рассеяния соответственно вызваны:

  - неточностью взаимного положения ЭИ н ЭЗ,

  - геометрической погрешностью станка,

  - погрешностью настройки станка,

 - упругими деформациями технологической системы,

  - износом ЭИ,

- тепловыми деформациями технологической системы,

- колебаниями величины МЭП,

- неточность изготовления ЭИ,

 - перераспределением остаточных напряжений в материале ЭЗ.

Условие обеспечения  точности:

,

где - допуск на выдерживаемый размер,

- погрешность настройки,

- погрешность обработки,

 - погрешность установки заготовки  в приспособление:

      Неточность  взаимного положения ЭИ и ЭЗ.

    При автоматическом расположении ЭИ и ЭЗ (при работе на настроенном станке) имеем:

,

где - погрешность базирования соответственно ЭИ и ЭЗ,

- погрешность закрепления соответственно  ЭИ и ЭЗ,

к = 1,2 – коэффициент  запаса, учитывающий возможные отклонения от закона Гаусса.

    Соответствующие значения определяются расчетом или по справочникам, в зависимости от конструкции приспособления и электрододержателя.

    При индивидуальной выверке положение  ЭИ и ЭЗ в зависимости от квалификации рабочего и точности измерительных инструментов.

    2 Упругие деформации технологической системы.

      Технологическая система станок-приспособление –  ЭЗ - ЭИ является упругой и деформируется под действием приложенных сил.

    В общем случае ЭЭО не силовой процесс  и характеризуется отсутствием  значительных усилий, действующих в  технологической системе в процессе обработки. Однако, в некоторых случаях, при подаче РЖ в МЭП под давлением при обработке крупногабаритных деталей, необходимо учитывать упругую деформацию, так как возникают значительные усилия, действующие на технологическую систему.

    Погрешности от упругих деформаций при ЭЭО  можно определить:

    

,

где - изменение силы в системе (разность предельных значений силы, действующей на систему, в направлении получаемого размера),

j - жесткость технологической системы.

      Износ ЭИ.

    Уменьшение  износа ЭИ является важнейшей задачей, от решения которой зависит эффективность применения метода ЭЭО.

- относительный объемный износ,

- относительный линейный износ,

где - объем разрушаемой части соответственно ЭИ и ЭЗ,

 - длина сработанной части  ЭИ,

 - глубина прошивки ЭЗ.

    В зависимости от условий ЭЭО износ  ЭИ колеблется в широких пределах    .

      Одним из основных факторов, влияющих на является материал ЭИ, который должен удовлетворять следующим требованиям:

1. Высокие показатели электропроводности, теплопроводности, высокая температура плавления, эрозионная стойкость, механическая прочность, стойкость к РЖ;

2. Технологичность обработки при изготовлении ЭИ;

3. Недефецитность и низкая стоимость;

4. Способность образовать ток термоэмиссии.

    Износ ЭИ в значительной мере зависит от электрического режима обработки вида электрического импульса, полярности. Данная зависимость имеет весьма сложный характер.

      Современным направлением уменьшения является динамическая защита ЭИ путем отложения на нем  графитовой пленки, образующейся при  пиролизе углеродосодержащей РЖ. Условия возникновения пленки следующие:

      1. Повышенная температура на поверхности  ЭИ  ,

      2. Наличие в газовом пузыре углерода,

      3. Повышение длительности существования  газового пузыря.

      Такие условия создаются с использованием гребенчатых импульсов, получаемых от генераторов типа ШГИ.

    При ЭЭО стали медным электродом износ  составляет . (прямоугольные импульсы) и (гребенчатые импульсы).

    Износ ЭИ на точность обработки влияет непосредственно, при этом характер влияния зависит от схемы ЭЭО. С целью уменьшения влияния износа на точность ЭЭО помимо выбора оптимального режима обработки применяют следующие приемы:

    1. При прошивке сквозных отверстий применяют электрод с калибрующей ступенью,

    2. При копировально-прошивочных операциях, обработку ведут в 2-3 этапа черновая и чистовая с заменой ЭИ.

      Тепловые  деформации технологической  системы.

      В процессе ЭЭО выделяется значительное количество тепла, которое через РЖ нагревает электроды. Температура РЖ с течением времени изменяется по экспоненциальной зависимости.

    Температурные деформации ЭИ и ЭЗ обусловливают  определенную погрешность обработки, которую можно оценить выражением:

,

где - изменение температуры ЭИ и ЭЗ вследствие изменения температуры РЖ в процессе ЭЭО (неучтенная коррекция ЭИ);

l - размер обработанной поверхности ЭЗ;

- коэффициенты линейного расширения  соответственно ЭИ  и ЭЗ; "+" - для размеров в направлении рабочей подачи ЭИ;

"-" - для размеров в направлении, перпендикулярном рабочей подаче ЭИ.

    Наибольших  значений достигает при обработке крупногабаритных деталей. В этом случае производят коррекцию ЭИ с учетом температуры РЖ.

      Колебания величины МЭП.

    Специфика ЭЭО состоит в отсутствии непосредственного контакта между ЭИ и ЭЗ. Отсюда - незначительные усилия, возникающие в технической обрабатывающей системе (ТОСе).

      Величина  МЭП определяется из геометрических построений.

где - пробивной зазор, зависящий от максимального напряжения ГИ (с ростом напряжения зазор увеличивается);

d - приведенная толщина слоя шлама;

h - глубина единичной лунки;

- шероховатость.

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 1 Схема определения  величины МЭП.

- величина МЭП.

- шероховатость.

    В данном случае 4 фактора, определяющие рабочее значение, являются случайными величинами и вызывают соответствующие изменения, это ведет к изменению точности, производительности и других характеристик процесса.

      В процессе ЭЭО партии заготовок все  составляющие подвержены изменению случайного характера, которое оценивается выражением:

,

где составляющие рассеяния вызваны:

- неоднородностью материала заготовки,

 - колебаниями электрического режима ЭЭО,

- изменением свойств РЖ (зашламленностью),

- прочими факторами (вибрацией ЭИ и др.),

- коэффициенты, характеризующие отклонение от нормального распределения случайных величин.

      В заключение анализа точности ЭЭО  отметим, что погрешность (геометрические погрешности станка), (погрешности настройки станка), (неточность изготовления ЭИ), (перераспределение остаточных напряжений в материале ЭЗ) определяется аналогично общей методике анализа точности при обработке на металлорежущих станках.