Электроэрозионные станки

Электроэрозионная обработка, основана на физическом явлении, заключающемся в направленном разрушении материала обрабатываемой детали под воздействием электрических разрядов. Сущность направленного разрушения состоит в следующем. При электрическом разряде сфокусированный поток электронов, двигаясь с большой скоростью от одного электрода к другому, создает на поверхности электродов ударные волны сжатия. Возникшее в металле механическое напряжение распространяется по всем направлениям, в том числе, и откуда пришла ударная волна. Достигнув первоначальной поверхности, она отражается от нее и меняет знак на обратный, вследствие чего на поверхности возникают растягивающие напряжения. В результате этого происходит выброс частиц металла в направлении, встречном ударной волне сжатия. Электрод постепенно погружается в заготовку, копируя в ней свою форму.

В зависимости от вида применяемых разрядов эрозионная обработка делится на три вида, получивших широкое распространение: электроискровая, электроимпульсная и комбинированная с использованием электроэрозионного явления.

Электроискровая обработка осуществляется при использовании искровых разрядов малой длительности (порядка нескольких сотых секунду), которые следуют с большой скважностью. Обрабатываемая деталь 1 (рис. 3.123) погружена в жидкую среду 2 (керосин, трансформаторное масло, смесь керосина и индустриального масла и т.п.). Инструмент 3 (медь М1, М2, медный сплав МЦ-1, алюминий и его сплавы) перемещается поступательно-возвратно. Электрический ток от специального генератора Г подводится к детали-аноду и инструменту-катоду. Необходимый искровой зазор между деталью и инструментом поддерживается автоматическим регулятором АР. Форма разрушения детали зависит от формы торцовой части инструмента.

Электроискровая обработ- ка характеризуется широким диапозоном режимов обработ ки – от черновой производи- тельностью 1,5 – 10 мм³/с при Rz = 160 – 40 мкм до отделоч- ной производительностью око- ло 0,001 мм³/с при Ra = 1,25 – 0,16 мкм. Особенность этого процесса - сравнительно низ- кая производительность, большой износ электродов, об- Рис. 3.123. Схема станка для электроис- разование на обрабатываемой кровой обработки поверхности тонкого дефект- ного слоя толщиной 0,2 –0,5 мм на черновых и 0,02 – 0,05 мм на чистовых режимах.

Область использования – обработка заготовок небольших размеров, изготовление твердосплавных матриц, отверстий малого диаметра.

Электроимпульсная обработка отличается от электроискровой тем, что обрабатываемая деталь является катодом, а инструмент – анодом. Импульсные разряды создают машинными и полупроводниковыми генераторами. Процесс осуществляется, как правило, на низких и средних частота (400 – 300 Гц) с низким напряжением (25 - 30 В) и большой силе тока (50 – 500 А). Длительность импульсов 0,5 – 1, мкс. Особенность процесса обработки - относительно небольшой износ электродов (например, для графита 0,1 – 0,5 %) и относительно высокая производительность, например, на черновых режимах 100 – 300 мм³/с при Rz = 80 – 40 мкм.

Электроимпульсная обработка используется при обработке средних и крупных штампов, пресс-форм лопаток турбин, решеток и т.п. деталей из закаленных и труднообрабатываемых деталей.

Станки для электроискровой и электроимпульсной обработки образуют размерный ряд, в котором в качестве основного параметра принят размер стола. К этому ряду относятся электроэрозионные копировально-прошивочные координатные станки высокой точности, например, моделей 4Д722А, 4Е723А, 4726 и группа станков с ЧПУ для профильной вырезки перематывающейся латунной проволокой, например, станок модели 4532Ф3.

Электроэрозионный вырезной станок с ЧПУ модели 4532Ф3. Предназначен для изготовления вырубных штампов холодной штамповки, фасонных фильер в матрицах, шаблонов и подобных деталей из токопроводящих материалов: легированных закаленных сталей, металлокерамических твердых сплавов и т.д. В качестве источника технологического тока в станке применен тиристорный генератор коротких импульсов.

3.124. Электроэрозионный вырезной станок модели 4532Ф3

 

Техническая характеристика. Наибольшие размеры обрабатываемой заготовки 250 × 160 × 75 мм; наибольшая масса 45 кг. Точность изготовления контура 0,032 мм. Наибольшая производительность при обработке: стали 35 мм³/мин, твердого сплава 18 мм³/мин.

Станок оснащен устройством ЧПУ типа «Контур» с линейным интерполятором. Может быть также оснащен мини-ЭВМ, где программа вводится посредством перфоленты или клавиатуры.

Класс воспроизведения вырезаемой поверхности копирование + след. Поэтому кинематическая структура станка содержит одну формообразующую группу Ф_v(П₁П₂) и три вспомогательные группы Вс(В₃), Вс(П₄), Вс(П₅).

Группа Ф_s(П₁П₂) воспроизводит направляющую - профиль обрабатываемой поверхности посредством перемещения скобы с проволокой в горизонтальной плоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях (прямоугольная система координат). Конструктивно эта группа смонтирована в отдельном корпусе, перемещающемся по направляющим качения, выполненным в виде линейных подшипников (танкеток). Особенность группы – применение двух шаговых электродвигателей и синхронной электронной связи между ними, осуществляющей согласование продольной и поперечной кареток, несущих скобу (аналог инструментального суппорта).

Внутренняя связь:

продольная каретка (П₁) → 1/t_ТВ=5 → 75/24 → 60/18 → М2 → М3 →;

→ 18/60 → 24/75 → t_ТВ=5 → поперечная каретка (П₂).

Группа включает две одинаковых внешних связи, обеспечивающие внутреннюю связь энергией движения.

Первая внешняя связь:

М2 → 18/60 → 24/75 → t_ТВ=5 → продольная каретка (П₁).

Вторая внешняя связь:

М3 → 18/60 → 24/75 → t_ТВ=5 → продольная каретка (П₂).

Звено соединения связей – «электрический вал», или система синхронизации, функцию которой выполняет линейный интерполятор системы ЧПУ, связывающая оба шаговые электродвигателя.

Группа настраивается на траекторию и скорость – системой ЧПУ.

При линейном перемещении скобы по одной из двух координат в любую сторону за один импульс от пульта ЧПУ (при минимальном повороте вала шагового двигателя на 1,5^о) составит

Ручное установочное перемещение скобы осуществляется в продольном направлении непосредственно от ТВ, в поперечном направлении через винтовую зубчатую передачу 28/28 и ТВ.

Скоба служит для установки и крепления всех устройств и механизмов, обеспечивающих перемотку и натяжение электрода-проволоки. Для устранения влияния износа проволоки на обработку ее перематывают с небольшой скоростью.

Перемотка проволоки осуществляется группой Вс(В₃). Ее внутренняя связь:

подшипниковые опоры скобы → гильза шпинделя приемной катушки (В₃).

Внешняя связь:

М4 → ременная передача → гильза шпинделя приемной катушки (В₃).

Скорость перемотки регулируется в пределах 8 – 20 мм/с посредством изменения частоты вращения ротора частотно регулируемого реактивного электродвигателя М4 типа РД – 09.

Перемотка проволоки сопровождается ее укладкой на приемной катушке. Это движение осуществляется группой Вс(П₄), имеющей общий электродвигатель с группой Вс(В₃).

Внутренняя связь группы укладки проволоки:

гильза → шпинделя приемной катушки (П₄).

Внешняя связь:

М4 → 20/80 → 20/80 →20/80 → вал XIII → кулачок 2 →;

→ качающийся рычаг 1 → шпинделя приемной катушки (П₄).

Скорость раскладки ненастраивается, а изменяется одновременно с изменением скорости перемотки проволоки.

В нижней части станины расположена подъемная ванна для рабочей жидкости. В ванне расположен Г-образный стол для закрепления обрабатываемой заготовки. Подъем и опускание ванны осуществляется посредством ненастраиваемой группы Вс(П₅). Ее внешняя связь:

М1 → 2/77 → ТВ → ванна (П₅).

Скорость перемещения ванны