Dijagram električnog stroja s iskrama "uradi sam". Glavne značajke elektroerozije. Strojni radni stol

1. Bit i svrha elektroerozivne obrade

elektroerozija- ovo je uništavanje površine proizvoda pod djelovanjem električnog pražnjenja. Utemeljitelji tehnologije su sovjetski tehnolozi B.R. Lazarenko i N.I. Lazarenko.

Obrada električnim pražnjenjem (EDM) naširoko se koristi za promjenu veličine metalni proizvodi- za dobivanje rupa raznih oblika, fazonskih šupljina, profilnih žljebova i žljebova u dijelovima od tvrdih legura, za kaljenje alata, za elektrotisak, brušenje, rezanje i dr.

Riža. 1.9. 1 - alatna elektroda, 2 - obradak, 3 - okolina u kojoj se vrši pražnjenje, 4 - kondenzator, 5 - reostat, 6 - izvor napajanja, 1p - način obrade električnom iskrom, 2p - način obrade električnog impulsa

Shema elektroerozijske obrade materijala prikazana je na sl. 1.9. Krug se napaja impulsnim naponom različitog polariteta, koji odgovara načinu rada električne iskre (1p) i načinu rada električnog impulsa (2p). Napon napajanja puni kondenzator (4), paralelno s kojim je izbojni raspor između elektrode-alata (1) i obratka (2), koji se nalaze u tekućini niske dielektrične konstante. Kada napon na kondenzatoru premaši potencijal paljenja pražnjenja, dolazi do proboja tekućine. Tekućina se zagrijava do točke vrenja i od para tekućine nastaje plinski mjehurić. Nadalje, električno pražnjenje se razvija u plinovitom mediju, što dovodi do intenzivnog lokalnog zagrijavanja dijela, površinski slojevi taline materijala i proizvodi taline u obliku kuglica skrućuju se u tekućoj tekućini i uklanjaju iz zone obrade.

2. Faze elektroerozivne obrade Elektroiskrni način obrade

Radni komad je anoda (+), to jest, u ovom slučaju, obradak se obrađuje strujom elektrona, odnosno radi elektronički strimer, otapajući volumen anode-obratka u obliku rupe. Kako protok iona ne bi uništio elektrodu alata, koriste se naponski impulsi u trajanju od najviše 10 -3 s. Način rada električne iskre koristi se za završnu, preciznu strojnu obradu, budući da je uklanjanje metala u ovom slučaju malo.

Način obrade elektroimpulsa

Radni predmet je katoda, odnosno na njega se primjenjuje negativni impuls u trajanju većem od 10 -3 s. Tijekom elektroimpulsne obrade, između elektroda se pali lučno pražnjenje i obrada dijelova se provodi strujom iona. Ovaj način rada karakterizira visoka stopa uklanjanja metala, koja premašuje produktivnost elektroiskre za 8-10 puta, ali je čistoća obrade mnogo lošija. U oba načina kao radna tekućina obično se koriste kerozin ili izolacijska ulja.

3. Fizika EDM

Pojave koje se događaju u međuelektrodnom procjepu vrlo su složene i predmet su posebnih istraživanja. Ovdje će se razmotriti najjednostavnija shema za uklanjanje metala iz područja obrade pomoću električne erozije.

Kao što je prikazano na sl. 1.10, napon se primjenjuje na elektrode 1, što stvara električno polje u međuelektrodnom razmaku. Kada se elektrode približe kritičnoj udaljenosti, javlja se električno pražnjenje u obliku vodljivog kanala. Da bi se povećao intenzitet pražnjenja, elektrode su uronjene u dielektričnu tekućinu 2 (kerozin, mineralno ulje itd.) Na površini elektroda postoje mikrohrapavosti različite veličine. Jačina električnog polja bit će najveća između dvije izbočine koje su jedna drugoj najbliže na površini elektroda; stoga ovdje nastaju vodljivi mostovi od čestica nečistoće tekućine. Struja kroz mostove zagrijava tekućinu do isparavanja i stvaranja plinskog mjehurića (4) unutar kojeg se razvija snažna iskra ili lučno pražnjenje praćeno udarnim valom. Postoje tokovi elektrona i iona (pozitivni i negativni streameri) koji bombardiraju elektrode. Formira se kanal za pražnjenje plazme. Zbog visoke koncentracije energije u zoni pražnjenja temperatura doseže tisuće i desetke tisuća stupnjeva. Metal na površini elektrode se topi i isparava. Kapljice rastaljenog metala kao rezultat kretanja toka tekućine u radnom području izbacuju se iz elektroda i skrućuju se u tekućini koja okružuje elektrode u obliku malih kuglastih čestica (5).

Od interakcije tekućine s dijelovima elektroda zagrijanih na temperaturu od 100-400 0C, dolazi do pirolize dielektrične tekućine na granicama plazma kanala pražnjenja. Zbog toga se u tekućini stvaraju plinovi, kao i asfaltno-smolaste tvari. Ugljik se oslobađa iz plinovitog medija, taloži se na zagrijanim površinama elektroda u obliku tankog filma kristalnog grafita. Na mjestu djelovanja strujnog impulsa ostaju mala udubljenja na površinama elektroda - rupe nastale kao posljedica uklanjanja određene količine metala pražnjenjem.

U tablici. 1.2 prikazuje ovisnost erozije čelične elektrode o energiji i trajanju jednog impulsa.

Tablica 1.2

Ovisnost vrijednosti erozije čelične elektrode (anode) o energiji i trajanju jednog impulsa

Riža. 1.10. 1 - elektrode, 2 - tekućina, 3 - jažice, 4 - plinski mjehurić, 5 - produkti erozije

Nakon pražnjenja, kanalni stupac se neko vrijeme hladi, a supstanca plazme u međuelektrodnom procjepu deionizira. Vraća se električna čvrstoća međuelektrodnog razmaka. Vrijeme deionizacije tekućeg dielektrika je 10 6 -10 -2 s. Sljedeće pražnjenje obično se događa već na novom mjestu, između druge dvije najbliže točke elektroda.

Trajanje intervala između impulsa mora biti dovoljno za uklanjanje produkata erozije iz zone pražnjenja, kao i plinskog mjehurića, koji je glavna prepreka sljedećem pražnjenju. U tom smislu, učestalost pražnjenja se smanjuje s povećanjem energije.

To se događa sve dok pražnjenja ne uklone s površine elektroda sve dijelove metala koji su na probojnoj udaljenosti pri veličini primijenjenog napona. Kada udaljenost između elektroda premaši udaljenost proboja, elektrode se moraju približiti kako bi se nastavila pražnjenja. Obično se elektrode spajaju tijekom cijelog tretmana kako električna pražnjenja ne bi prestala.

Parametri radnih impulsa sove. Glavni parametri električnih impulsa koji se primjenjuju na međuelektrodni razmak su njihova frekvencija ponavljanja, trajanje, amplituda i radni ciklus, kao i oblik, koji određuju maksimalnu snagu i energiju. Oblik i parametri impulsa imaju značajan utjecaj na istrošenost elektrode alata, produktivnost i hrapavost obrađene površine.

Brzinu ponavljanja impulsa, odnosno njihov broj u sekundi, označimo kroz f. Tada će T = 1/f biti period. Određuje vremenski interval nakon kojeg slijedi sljedeći impuls.

Impuls karakterizira vrijednost amplitude (ili amplituda) napona i struje Um i Im. Ovo su maksimalne vrijednosti koje napon i struja poprimaju tijekom vremena impulsa. Tijekom elektroerozivne obrade amplituda napona varira od nekoliko volti do nekoliko stotina volti, a amplituda struje varira od djelića ampera do desetaka tisuća ampera. Raspon radnih ciklusa impulsa tijekom elektroerozivne obrade je u rasponu od 1 do 30.

Polarni efekt i polaritet impulsa. Visoka temperatura u kanalu pražnjenja i tekući dinamički procesi uzrokuju eroziju obje elektrode. Povećanje erozije jedne elektrode u usporedbi s drugom elektrodom naziva se polarni učinak. Polarni učinak određen je materijalom elektroda, energijom i trajanjem impulsa te predznakom potencijala primijenjenog na elektrodu.

Procesi promjena napona i struje imaju oscilatorni karakter u odnosu na njihovu nultu vrijednost. U elektroerozivnoj obradi uobičajeno je da se radni ili izravni polaritet impulsa smatra onim njegovim dijelom koji uzrokuje najveći učinak erozije obratka koji se obrađuje, a obrnuti je dio impulsa koji uzrokuje povećanu eroziju elektroda alata. Izradak koji se obrađuje pričvršćen je za taj stup čiji je učinak erozije u danim uvjetima veći. Na suprotnom polu pričvršćena je elektroda-alat. Na primjer, s kratkim impulsima obrade elektroiskre, energija se pretežno dovodi do anode, koja bi se ovdje trebala koristiti kao radni predmet (ravni polaritet). S povećanjem trajanja impulsa dolazi do preraspodjele toplinskog toka na elektrodama. To dovodi do činjenice da pod određenim načinima elektroimpulsne obrade erozija anode postaje manja od erozije katode. U tom slučaju treba koristiti obrnuti polaritet, koristeći radni komad kao katodu.

Obradivost električnim pražnjenjem. Učinak erozije raznih metala i legura, proizvedenih električnim impulsima istih parametara, je različit. Ovisnost intenziteta erozije o svojstvima metala naziva se elektroerozijska obradivost.

Različiti utjecaji impulsnih pražnjenja na metale i legure ovise o njihovim termofizičkim konstantama: - talištu i vrelištu, toplinskoj vodljivosti, toplinskom kapacitetu. Ako uzmemo električnu obradivost čelika kao jedinicu, tada se električna obradivost ostalih metala (pod istim uvjetima) može prikazati u sljedećim relativnim jedinicama: volfram - 0,3; tvrda legura - 0,5; titan - 0,6; nikal - 0,8; bakar - 1,1; mjed - 1,6; aluminij - 4; magnezij - 6 (navedeni podaci vrijede samo pod određenim uvjetima: energija pulsa 0,125 J, trajanje 1,4-10 -5 s, frekvencija 1200 1/s, amplituda struje 250 A).

Radno okruženje. Većina EDM operacija izvodi se u tekućini. Omogućuje uvjete potrebne za uklanjanje produkata erozije iz međuelektrodnog raspora, stabilizira proces i utječe na dielektričnu čvrstoću međuelektrodnog raspora. Tekućine prikladne za elektroiskreću obradu moraju imati odgovarajuću viskoznost, električna izolacijska svojstva i kemijsku otpornost na pražnjenja.

S povećanjem frekvencije impulsa i smanjenjem radne struje pogoršava se stabilnost radnog procesa. Zbog toga je potrebno povećati radni ciklus impulsa. Korištenje pravokutnih impulsa značajno poboljšava performanse.

Produktivnost obrade može se povećati ako se primijeni prisilno uklanjanje proizvoda erozije iz međuelektrodnog razmaka. Da bi se to postiglo, tekućina se ubrizgava u međuelektrodni razmak pod pritiskom (slika 1.11).

Riža. 1.11.

Dobri rezultati postižu se primjenom vibracija na elektrodu alata, kao i rotiranjem jedne ili obje elektrode. Tlak tekućine ovisi o dubini otvora i veličini međuelektrodnog razmaka. Vibracije su posebno potrebne za elektroiskreću obradu dubokih rupa malog promjera i uskih proreza. Većina EDM strojeva opremljena je posebnom vibrirajućom glavom.

Kvaliteta površine i točnost obrade. Metal elektroda je podvrgnut lokalnom, kratkotrajnom, ali vrlo intenzivnom elektrotermalnom učinku. Najviša temperatura postoji na tretiranoj površini i brzo opada na nekoj udaljenosti od površine. Većina rastaljenog metala i njegovih para uklanjaju se iz zone pražnjenja, ali nešto ostaje u rupi (slika 1.12). Kada se metal skrutne, na površini otvora nastaje film koji se po svojstvima razlikuje od osnovnog metala.

Riža. 1.12. 1 - prostor koji je ostao nakon taljenja metala; 2 - bijeli sloj; 3 - valjak oko rupe; 4 - obrađeni obradak; BL, NL - promjer i dubina rupe

Površinski sloj u rastaljenom stanju aktivno ulazi u kemijsku interakciju s parama i produktima razgradnje radnog fluida koji nastaju u zoni visoke temperature. Rezultat ove interakcije je intenzivna zasićenost metala komponentama sadržanim u tekućem mediju, kao i tvarima koje čine elektrodu alata. Tako se u površinski sloj mogu unijeti titan, krom, volfram itd. tekući ugljikovodici(kerozin, ulje), površinski sloj je zasićen ugljikom, tj. nastaju željezni karbidi. Stoga, tijekom elektroerozivne obrade, površina dijela je otvrdnuta.

Intenzivno uklanjanje topline iz zone pražnjenja kroz mase hladnog metala uz njega i radnu tekućinu stvara uvjete za superbrzo otvrdnjavanje, što istovremeno s karburizacijom dovodi do stvaranja vrlo tvrdog sloja. Očvrsli površinski sloj čelika ima povećanu otpornost na abraziju i niži koeficijent trenja od čelika koji nije toplinski obrađen. Struktura površinskog sloja bitno se razlikuje od strukture osnovnog metala i slična je strukturi ohlađenog sloja koji se javlja na površini nekih lijevanih željeza. Stoga se ovaj sloj naziva "bijeli sloj". Dubina bijelog sloja ovisi o energiji impulsa, njihovom trajanju i termofizičkim svojstvima materijala koji se obrađuje. S dugim strujnim impulsima visoke energije, dubina bijelog sloja jednaka je desetinkama milimetra, a s kratkim impulsima - stotinkama milimetra i mikronima.

Otvrdnjavanje površinskog sloja metala (elektroerozivno legiranje). Jedna od prednosti metode obrade materijala elektroiskrom je da se pod određenim uvjetima naglo povećavaju svojstva čvrstoće površine izratka: tvrdoća, otpornost na habanje, otpornost na toplinu i otpornost na eroziju. Ova se značajka koristi za poboljšanje otpornosti na habanje. alat za rezanje, matrice, kalupi i dijelovi strojeva, ojačavanje metalnih površina metodom elektroiskre.

Kod elektroiskrećeg legiranja koristi se obrnuti polaritet (obradak je katoda, alat je anoda); obrada se obično provodi u zraku i, u pravilu, uz vibraciju elektrode. Oprema s kojom se provodi proces kaljenja je malih dimenzija i vrlo je jednostavna za rukovanje. Glavne prednosti metode elektroiskrećeg premazivanja su sljedeće: premazi imaju visoku čvrstoću prianjanja s osnovnim materijalom; površine koje se premazuju ne zahtijevaju prethodnu pripremu; moguće je primijeniti ne samo metale i njihove legure, već i njihove sastave. Procesi koji se odvijaju tijekom kaljenja elektroiskrom su složeni i predmet su temeljitog istraživanja. Suština kaljenja je u tome što tijekom električnog iskre u zraku dolazi do polarnog prijenosa materijala elektrode na radni komad. Preneseni materijal elektrode legira metal izratka i, kemijski se spajajući s disociranim atomskim dušikom iz zraka, ugljikom i materijalom izratka, tvori očvrsnuti sloj otporan na difuziju. U tom slučaju u sloju se pojavljuju složeni kemijski spojevi, visokootporni nitridi i karbonitridi, kao i strukture za gašenje. Prema riječima stručnjaka, tijekom elektroiskrećeg kaljenja u površinskom sloju, na primjer, čelika, događaju se procesi navedeni u tablici 1. 1.3.

Tablica 1.3

Tijekom kaljenja elektroiskrom, mikrotvrdoća bijelog sloja u ugljični čelici može se povećati do 230 MPa, visina mikrohrapavosti obrađene površine je do 2,5 mikrona. Debljina sloja premaza dobivenog na nekim instalacijama je 0,003-0,2 mm.

4. Osnovne tehnologije elektroerozijske obrade metala

Tehnologije dimenzijske obrade metalnih dijelova.

Oblikovanje dijelova elektroerozivnom metodom može se izvesti prema sljedećim shemama.

1. Kopiranje oblika elektrode ili njezinog presjeka. U ovom slučaju, obrađeni element izratka u obliku je inverzni odraz radne površine alata. Ova operacija se naziva šivanje. Postoje metode izravnog i obrnutog kopiranja. Kod izravnog kopiranja alat je iznad izratka, a kod obrnutog ispod njega. Metoda šivanja je jednostavna za izvođenje i široko se koristi u industriji. Na sl. 1.13 prikazuje dijagram obrade elektroerozijom kopiranjem oblika elektrode-alata. U tijeku elektroerozivne obrade elektroda (1) se uvodi u dio, čime se postiže kopiranje elektrode.

2. Međusobno kretanje izratka i elektrode-alata. S ovom shemom moguće su operacije izrezivanja složenih profilnih dijelova i izrezivanja zapreka s elektrodama, elektroerozivno brušenje i bušenje dijelova.

Riža. 1.13. : 1 - elektroda-alat, 2 - obradak, 3 - tekućina, 4 - posuda

Šivanje prozora, pukotina i rupa. Ova operacija se provodi na univerzalni strojevi. Prorezi širine (2,5-10) mm i dubine do 100 mm prošiveni su elektroerozivnom metodom. Kako bi se osiguralo uklanjanje proizvoda erozije iz međuelektrodnog razmaka, elektroda alata je izrađena u obliku slova T ili je debljina repnog dijela smanjena u usporedbi s radnim dijelom za nekoliko desetina milimetra. Brzina ispiranja utora je (0,5-0,8) mm/min, hrapavost obrađene površine je do 2,5 mikrona.

Obrada dijelova kao što su mreže i sita. Stvoreni su EDM strojevi koji omogućuju obradu mrežastih dijelova s ​​do nekoliko tisuća rupa. Strojevi mogu istovremeno obraditi više od 800 rupa promjera (0,2-2) mm u pločama od čelika otpornog na koroziju, mesinga i drugih materijala debljine do 2 mm. Kapacitet obrade do 10.000 rupa na sat.

Elektroerozivno brušenje. Ovo je jedna od varijanti obrade električnim pražnjenjem, koja se koristi za obradu obradaka visoke čvrstoće od čelika i tvrdih legura. Uklanjanje metala u ovom slučaju događa se pod utjecajem impulsnih pražnjenja između rotirajuće elektrode-alata i obratka koji se obrađuje, a ne kao rezultat mehaničkog djelovanja, kao kod abrazivnog brušenja.

Metode izravnog i obrnutog kopiranja imaju značajan nedostatak, koji se sastoji u potrebi korištenja složenih oblika instrumentalne elektrode. Trošenje elektroda utječe na točnost izrade dijelova, stoga je s jednom elektrodom-alatom moguće proizvesti najviše 5-10 dijelova.

Metoda električnog iskra rezanja složene konturne žice povoljno se uspoređuje s metodama kopiranja jer je ovdje alat tanka žica od bakra, mesinga ili volframa promjera od nekoliko mikrona do 0,5 mm, koja je uključena u električni krug kao katoda. (vidi sliku 1.14).

Riža. 1.14. : 1 - žica, 2 - obradak, 3 - vodeći valjci, 4 - uređaj za podešavanje brzine izvlačenja žice

Kako bi se uklonio utjecaj istrošenosti žice na točnost obrade, žica se premotava iz jednog namotaja u drugi, što omogućuje svim novim elementima da sudjeluju u radu. Kod premotavanja postoji lagana napetost. U blizini izratka koji se obrađuje postavljeni su valjci koji usmjeravaju žicu u odnosu na izratak. Složeno konturno rezanje žicom koristi se za precizno rezanje izradaka, rezanje preciznih utora, rezanje poluvodičkih materijala, obradu cilindričnih, konusnih vanjskih i unutarnjih površina.

Glavne prednosti elektroerozijske obrade sa žičanom elektrodom-alatom su visoka točnost i mogućnost široke automatizacije procesa.

Elektrokontaktna metoda obrade. Elektrokontaktna obrada materijala je vrsta elektroerozijske obrade. Njegova razlika je u činjenici da se impulsi električne energije generiraju kao rezultat međusobnog kretanja elektroda ili prekida električnog pražnjenja pri pumpanju tekućine pod pritiskom. Elektrokontaktna obrada može se izvoditi na istosmjernu i izmjeničnu struju, na zraku ili tekućini (voda s antikorozivnim dodacima). Tijekom obrade elektroda-alat i obradak potpuno su uronjeni u tekućinu ili se tekućina raspršuje u međuelektrodni razmak. Obrada se provodi pri značajnim strujama (do 5000 A) i naponima prazan hod izvor napajanja 18-40 V. Elektrokontaktna metoda proizvodi poluzavršno tokarenje tijela rotacije, fino rezanje, treptanje cilindričnih, oblikovanih rupa i volumetrijskih šupljina, glodanje, brušenje. Elektrokontaktna metoda je posebno učinkovita pri obradi izradaka od teško rezljivih čelika i legura, kao i lijevanog željeza visoke tvrdoće, monokristala i materijala s visokim toplinskim svojstvima.

Shematski prikaz instalacije za elektrokontaktnu obradu je sljedeći. Radni komad i elektroda-alat, koji imaju os rotacijske simetrije i uključeni su u strujni krug s izvorom energije, nakon kontakta, izvode rotacijsko kretanje jedni prema drugima.

U uvjetima potrebnim za provedbu elektroerozivnih procesa metal se uklanja iz obratka.

Stvrdnjavanje površinskog sloja metala (elektroerozivno legiranje)

Jedna od prednosti elektroerozijske obrade metala je da se pod određenim uvjetima čvrstoća površine izratka naglo povećava. Ova se značajka koristi za poboljšanje otpornosti na habanje alata za rezanje, matrica, kalupa itd. U elektroerozijskom legiranju koristi se obrnuti polaritet (radni komad je katoda, alat je anoda), obrada se obično provodi s atomima alatne elektrode u električnom impulsnom načinu (vidi sl. 1.15) u zraku i, u pravilu, s vibracijom elektrode.

Riža. 1.15 Shema elektroerozivnog legiranja: 1 - elektroda-alat za legiranje, 2 - legirani dio

Glavne prednosti elektroerozivnog legiranja su sljedeće: premazi imaju visok stupanj prianjanja na osnovni materijal; površine koje se premazuju ne zahtijevaju prethodnu pripremu; moguće je primijeniti ne samo metale i legure, već i njihove sastave.

Procesi koji se odvijaju tijekom elektroerozijskog otvrdnjavanja su složeni i predmet su temeljitog istraživanja. Međutim, bit kaljenja je da se tijekom električnog iskre u zraku materijal elektrode prenosi na radni predmet (vidi sliku 1.15). Preneseni materijal elektrode legira metal izratka i, kemijski se spajajući s dušikovim ionima zraka, ugljikom i materijalom izratka, tvori kaljeni sloj otporan na habanje koji se sastoji od nitrida, karbonitrida i drugih otvrdnjavajućih struktura.

Kod elektroiskrićeg legiranja mikrotvrdoća bijelog sloja u ugljičnim čelicima može se povećati na 230 MPa. Debljina sloja premaza dobivenog na nekim instalacijama je 0,003-0,2 mm. Kod otvrdnjavanja površine strojnih dijelova (na primjer, na instalaciji IE-2M) moguće je dobiti sloj debljine do 0,5–1,6 mm s mikrotvrdoćom od 50–60 MPa (kada je otvrdnut ferokromom).

Razlikuju se čista obrada, koja odgovara visokim naponima i niskim strujama kratkog spoja (do 20 A), i gruba (grubo legiranje) pri niskim naponima od 50-60 V i strujama kratkog spoja preko 20 A.

Rad na elektroerozivnim strojevima. Priprema elektroerozivnih strojeva za rad sastoji se od postavljanja obratka i elektrode alata i poravnanja njihovog međusobnog položaja, pripreme kupke za rad i sustava za pumpanje radne tekućine, odabira i podešavanja načina rada generatora. Izradak se postavlja i fiksira izravno na stol stroja ili u učvršćenje. Elektroda alata ugrađena je svojim repom u glavno vreteno. Prilikom poravnavanja koriste se indikatori, optički instrumenti, uređaji koji vam omogućuju promjenu položaja alata u odnosu na obradak i kut nagiba.

Nakon podešavanja položaja alata za elektrode, napunite kupku radnom tekućinom, provjerite rad crpnog sustava, postavite potrebni tlak crpljenja. Postavlja se način rada generatora impulsa (polaritet, oblik impulsa, radni ciklus, brzina ponavljanja impulsa, prosječna struja), korištenjem odgovarajućih tablica i nomograma. Promjena polariteta napona generatora impulsa vrši se uključivanjem utične spojnice strujnih vodova do stroja. Kod rada s izravnim polaritetom (način električne iskre), negativni potencijal se primjenjuje na elektrodu, a pozitivni potencijal se primjenjuje na radni predmet. Za rad s obrnutim polaritetom (elektroimpulsni način rada) vrši se obrnuto prebacivanje. Instalacija električnih parametara i načina rada provodi se pomoću prekidača koji se nalaze na upravljačkoj ploči. Podesite regulator napajanja postavljanjem preporučenog napona regulatora.

U smjeru obrade metala, metoda obrade električnim pražnjenjem (EDM) postala je široko rasprostranjena. Metodu elektroerozivne obrade otkrili su sovjetski znanstvenici 1947. godine.

Ova tehnologija je uvelike olakšala proces obrade metala, posebno je pomogla u obradi metala visoke čvrstoće, u proizvodnji dijelova složenog dizajna, kao iu drugim područjima.

Rad metode temelji se na utjecaju na dio električnim pražnjenjima u dielektričnom mediju, uslijed čega se metal uništava ili se mijenjaju njegova fizička svojstva.

Primjena EEE metode:

• Pri obradi dijelova izrađenih od metala sa složenim fizičkim i kemijskim svojstvima;
• U proizvodnji dijelova složenih geometrijskih parametara, sa složenom strojnom obradom;
• Prilikom legiranja površine za poboljšanje otpornosti na habanje i davanje potrebnih kvaliteta dijelovima;
• Poboljšanje karakteristika gornjeg sloja metalne površine (otvrdnjavanje) zbog oksidacije materijala pod utjecajem električnog pražnjenja;
• Označavanje proizvoda bez štetnih učinaka, koje je prisutno kod mehaničkog žigosanja.

Koristi se za izvođenje raznih operacija različiti tipovi elektroerozijska obrada. Numerički uređaji ugrađuju se na industrijske strojeve. programska kontrola(CNC), što uvelike pojednostavljuje korištenje bilo koje vrste obrade.

Vrste elektroerozivne obrade materijala:

• Obrada električnom iskrom koristi se pri rezanju tvrdolegiranih materijala, figuriranom rezanju i za izradu rupa u metalima visoke čvrstoće. Daje visoku točnost, ali je brzina niska. Koristi se u strojevima za šivanje.
• Metoda elektrokontaktne obrade temelji se na lokalnom taljenju metala lučnim pražnjenjima, nakon čega slijedi uklanjanje istrošenog materijala. Metoda ima nižu točnost, ali više velika brzina rad od metode elektroiskre. Koristi se pri radu s velikim dijelovima od lijevanog željeza, legiranog čelika, vatrostalnih i drugih metala.
• Metoda električnog impulsa slična je metodi električne iskre, ali se koriste lučna pražnjenja s trajanjem do 0,01 sekunde. To daje visoke performanse uz relativno dobru kvalitetu.
• Anodno-mehanička metoda temelji se na kombinaciji električnih i mehaničkih učinaka na metal. Radni alat je disk, a radni medij je tekuće staklo ili tvar slična po svojstvima. Određeni napon se primjenjuje na radni predmet i disk, tijekom pražnjenja metal se topi, a talog se mehanički uklanja diskom.

U industriji se koriste strojevi koji rade na temelju metode elektroerozivne obrade metala. Klasificiraju se prema nekoliko parametara: princip rada, upravljanje, dostupnost CNC-a itd.

Vrste strojeva koji rade na principu EDM:

• stroj za EDM žicu;
• Stroj za elektroerozivno rezanje žice;
• Stroj za elektroerozivno bušenje.

Zbog svoje svestranosti, EEO stroj je potreban na farmi, a ponekad se uopće ne može zamijeniti. Svatko bi želio imati takav uređaj u svojoj garaži. Nažalost, kupnja takvog tvornički sastavljenog stroja je vrlo skupa i često nije moguća. Postoji izlaz iz ove situacije - sakupljanje vlastitim rukama.

Stroj za rezanje i šivanje

Suprotno uvriježenom mišljenju o složenosti i nemogućnosti takve zadaće, to nije tako. Ovo je prilično izvediv zadatak za jednostavnog laika, iako sve nije tako jednostavno. Najjednostavniji tip stroja je stroj za rezanje, namijenjen za obradu dijelova od legiranih, vatrostalnih i drugih izdržljivih metala.

Električni krug sadrži: izvor struje, diodni most, žarulju i skup kondenzatora spojenih u paralelni krug. Na izlaz su spojeni elektroda i radni komad. Ponovno primijetite da ovo kružni dijagram za figurativni koncept principa rada uređaja. U praksi se shema nadopunjuje raznim elementima koji vam omogućuju podešavanje stroja za bušenje na potrebne parametre.

Opći zahtjevi za električni krug stroja za rezanje:

• Uzmite u obzir potrebnu snagu stroja pri odabiru transformatora;
• Napon na kondenzatoru mora biti veći od 320 V;
• Ukupni kapacitet kondenzatora mora biti najmanje 1000 uF;
• Kabel koji ide od kruga do kontakata mora biti samo bakar i presjeka od najmanje 10 mm;

Jedan primjer radne sheme:

Kao što možete odmah vidjeti, shema se značajno razlikuje od načelne, ali u isto vrijeme nije nešto nadnaravno. Svi detalji električnog kruga mogu se naći u specijaliziranim prodavaonicama ili jednostavno u starim elektroničkim uređajima koji već dugo skupljaju prašinu negdje u garaži. Izvrsno rješenje je korištenje CNC-a za upravljanje strojem, ali ovaj način upravljanja je skup, a povezivanje s domaćim strojem zahtijeva određene vještine i znanje.

Dizajn stroja

Svi elementi električnog kruga moraju biti sigurno pričvršćeni u dielektričnom kućištu, poželjno je koristiti fluoroplastiku ili drugu sličnih karakteristika kao materijal. Na ploči možete prikazati potrebne prekidače, regulatore i mjerne instrumente.

Na krevet morate pričvrstiti držač za elektrodu (mora biti fiksiran pokretno) i obradak, kao i dielektričnu kupku u kojoj će se odvijati cijeli proces. Kao dodatak, možete staviti automatsko napajanje elektroda, to će biti vrlo zgodno. Radni proces takvog stroja je vrlo spor, a za izradu duboke rupe potrebno je dosta vremena.

DIY stroj za žicu

Električni krug stroja za žicu je isti kao i na stroju za rezanje, s izuzetkom nekih nijansi. Razmotrite druge razlike žičanog stroja. Strukturno, stroj za žicu je također sličan stroju za rezanje, ali postoji razlika - to je radni element stroja. Na tkalačkom stanu za žicu, za razliku od rezanog, to je tanka bakrena žica na dva bubnja, a u procesu rada žica se premotava s jednog bubnja na drugi.

To je učinjeno kako bi se smanjilo trošenje alata. Fiksna žica brzo će postati neupotrebljiva. To komplicira dizajn s mehanizmom za pomicanje žice koji se mora ugraditi na okvir za prikladnu obradu dijelova. Istodobno stroju daje dodatnu funkcionalnost. Prilikom rezanja složenih elemenata najbolja opcija stavit će CNC, ali, kao što je gore spomenuto, to je zbog nekih poteškoća.

Jednostavna postavka električne iskre (slika 1) omogućuje jednostavnu i brzu obradu malih dijelova izrađenih od električno vodljivih materijala bilo koje tvrdoće. Uz njegovu pomoć možete probiti rupe bilo kojeg oblika, ukloniti slomljeni alat s navojem, rezati tanke utore, gravirati, oštriti alate i još mnogo toga.

Suština procesa elektroiskreće obrade je uništavanje materijala izratka pod djelovanjem impulsnog električnog pražnjenja. Zbog male površine radne površine alata, veliki broj toplina koja topi tvar izratka. Proces obrade je najučinkovitiji u tekućini (npr. u kerozinu), koja ispire mjesto kontakta vibrirajućeg alata i izratka i sa sobom odnosi produkte erozije. Alat su mjedene šipke (elektrode), ponavljajući oblik predviđene rupe.

Riža. 1. Mala instalacija električne iskre:
1 - obradak; 2 - alat; 3 - elektromagnetski vibrator; 4 - stezni uređaj; 5 - kupka.

Dijagram strujnog kruga instalacije prikazan je na sl. 2. Instalacija radi na sljedeći način. Kondenzator za pražnjenje C1 je svojim pozitivnim priključkom spojen na radni komad 1. Njegov minus spojen je na alat 2. Elektromagnetski vibrator 3 obavještava alat o kontinuiranim oscilacijama. To osigurava stalnu iskru na mjestu kontakta i sprječava zavarivanje alata na obradak. Radni komad 1 je fiksiran u steznom uređaju 4, koji ima pouzdan električni kontakt s kupkom 5.

Energetski transformator je sastavljen na jezgri Sh32 od običnog transformatorskog čelika. Debljina garniture je 40 mm. Primarni namot sadrži 1100 zavoja žice PEV 0,41 s odvodom od 650. zavoja. Sekundarni namot ima 200 zavoja žice PEV-2 promjera 1,25 mm. Između primarnog i sekundarnog namota postavljen je zaštitni namot III koji se sastoji od jednog sloja omotanog žicom PEV 0,18. Kapacitet kondenzatora za pražnjenje je 400 μF (dva kondenzatora tipa KE-2 200 x 50 V). Reostat R1 je dizajniran za struju od 3-5 A. Ovaj reostat je namotan nikromskom žicom promjera 0,5-0,6 mm na otpor BC-2.

Riža. 2. Shema instalacije električne iskre.

Diode D1-D4 tipa D304, mogu se koristiti i druge vrste dioda. Na izlazu ispravljača napon je oko 24-30 V. Možete koristiti napajanja s nižim naponom, ali s velikom strujom, tako da snaga koju troši krug punjenja bude najmanje 50-60 vata.

Tijekom rada instalacije dolazi do kontinuiranog iskrenja. Kako bi se smanjile smetnje koje stvara instalacija, potrebno je uključiti jednostavan filtar radijskih smetnji u strujni krug.

Za proizvodnju nestandardne opreme ili proizvoda u proizvodnji (u tvornici, u tvornici, u industrijskoj radionici) obično ne razmišljaju dugo, a ako ne mogu nešto napraviti sami i sami, onda naručuju ovu opremu ili proizvode sa strane, bez obzira na troškove. Za obrtnika ova opcija za kupnju nestandardnog proizvoda nije uvijek prihvatljiva.
Pa što učiniti?
Nemojte klonuti srcem i zapamtite da svaki tehnički problem ima mnogo rješenja i samo trebate pronaći najprihvatljivije rješenje prikladno za korištenje u vašem konkretnom slučaju.
Primjer: Od čeličnog lima trebate napraviti nekoliko proizvoda veličine srednjeg bazena.
Radi izrade dva ili tri dijela, koji će, sasvim moguće, naknadno trebati radikalnu preinaku ili čak novi dizajn, najam preše i izrada pečata (s prepravkom) za majstora može se pokazati skupim užitkom. No, ne treba odustajati od onoga što ste naumili, pogotovo ako znate raditi ne samo rukama, već i glavom. Sredinom prošlog stoljeća otkriven je elektrohidraulički učinak, iskra u vodi pobudila je hidraulički udar s kojim možete utisnuti prilično velike i složene proizvode na relativno jednostavnoj opremi.
Hidraulički šokovi za štancanje koriste se relativno dugo. Tijekom osvajanja američkog divljeg zapada, rukotvorci su u primitivne pečate utiskivali tave, zdjele i druge proizvode, pucajući u vodu (žig) iz pušaka ili revolvera.
Naprava marke bila je sljedeća: na matricu se pričvrsti prazan list, tako da voda ne dospije ispod obrasca, zatim se cijeli sklop uroni u bačvu s vodom debelih stijenki i zapali. Hidraulički udari postupno su pritiskali metalni lim na unutarnju površinu matrice. Zrak je ispušten iz šupljine matrice kroz posebnu rupu. Zatim su za iste potrebe, umjesto pucanja, počeli dizati u zrak mini punjenja eksploziva. Oprema je bila kompaktna i jednostavna, iako malo "" opasna.
Rekli biste primitivno? Ali to je jednostavno. Karoserije za ultraduge limuzine još uvijek se štancaju na ovaj način, koristeći vodu i eksploziv. Pokazalo se da je za proizvodnju takvih tijela preskupo napraviti posebnu prešu čak i za renomirane tvrtke. Uz pomoć približno iste opreme reže se brodski oklop na mjeru (debljine do 0,8 metara), drobi ruda itd. itd.
U našoj voljenoj zemlji zabrana nitko neće dopustiti proizvodne šale s vatrenim oružjem i eksplozivom usamljenom majstoru, pa bi za izvođenje onoga što je zamišljeno kod kuće bio vrlo koristan elektrohidraulički učinak. Nije zabranjen, podesive snage i relativno jeftin. Matrica se lako izrađuje od običnog betona obloženog polimerom. Kao što vidite, ova ideja je na kraju sasvim realna.
Više detalja za zainteresirane za knjigu: Yutkin L.A. ,Elektrohidraulički učinak i njegova primjena u industriji.""
Sljedeći primjeri:
Obrada metala električnim putem.
To su elektrokemijske, elektroerozivne i elektrokontaktne metode dimenzionalne obrade metala i metalnih legura bilo koje tvrdoće. Dimenzionalno i volumensko rezanje i obrada, probijanje jednostavnih i ekstra dubokih, profiliranih rupa, šupljina. Glodanje, markiranje, oštrenje, brušenje, poliranje itd. U odnosu na uobičajene metode obrade (rezanje), alat koji se koristi (za elektroobradu) može biti jeftiniji, domaće izrade i od nedeficitarnih materijala, strojevi su jednostavniji. , u usporedbi s uobičajenim, za proizvodnju .
Dobro poznata metoda elektrokemijskog otapanja metala pod djelovanjem električna struja. Ako se dvije metalne elektrode spoje na izvor istosmjerne struje i elektrode se spuste u otopinu elektrolita, tada će se pozitivna elektroda (obradak) početi otapati, a negativna elektroda (alat), ovisno o korištenom elektrolitu, ostat će nepromijenjena ili se počinju prekrivati ​​slojem metala otopljenog u elektrolitu. U našem slučaju dobrodošlo je samo otapanje metala na obratku, taloženje otopljenog metala i nepromijenjeno stanje elektrode alata. Za to se kao elektrolit koristi 25% otopina. stolna sol. Što je elektroda-alat bliže elektrodi-izratku, točniji je otisak "" alata na izratku. U stvarnosti, udaljenost između elektrode alata i elektrode obratka je od stotinki milimetra i više.
Glavne poteškoće su:
da elektroda alata bude na istoj udaljenosti od elektrode obratka tijekom cijelog procesa obrade, otapanje metala dovodi do promjene područja otapanja i drugih promjena u različitim parametrima.
ukloniti otopljeni metal iz zone obrade i spriječiti njegovo taloženje na obratku i alatu. To se obično radi opskrbom elektrolita pod visokim (do 20 atmosfera) tlakom u radni raspor.
Prednosti takve obrade su relativno jeftin i praktički vječan alat, mogućnost obrade metala bilo koje tvrdoće s vrlo velikom točnošću, bez naknadne promjene njihovih svojstava, a posebno kaljenja.
Jednostavniji način obrade metala je elektroerozijski. U biti, ovo je nastavak elektrokemijske metode. Kada se razmak između elektrode alata i elektrode obratka približi, javlja se probojna iskra. Rupe se pojavljuju na obje elektrode na mjestu gdje je nastala iskra, ali rupa je nešto veća na izratku. Metal se u tom slučaju ne otapa u elektrolitu, već isparava, a zatim se kondenzira u obliku sitnih metalnih kuglica u radnoj tekućini. Za elektroerozijsku obradu više se ne koristi vodljivi elektrolit, već tekući dielektrici (ili radni fluidi): motorno ulje, kerozin, descilirana voda itd. Tekući dielektrici sprječavaju taloženje isparenog metala elektrode obratka na elektrodnom alatu. . Time dolazi do uništenja i alata i izratka, ali se više razara izradak na mjestu kontakta, te se nakon niza dodira izradak na kraju obrađuje.
Istrošenost (uništenje) alata do 30-80 posto u odnosu na uništenje na obratku. Međutim, alat se često može izraditi od kositra ili komada nedeficitarne žice potrebnog promjera, za oblikovano rezanje i bušenje složenih i dubokih rupa, ne samo u običnom željezu, već i za obradu drugih metala, do supertvrdih. pobedit lemljenje. Probijanje ultra dubokih rupa provodi se uz stalnu rotaciju alata i dovod radne tekućine pod niskim tlakom. Točnost obrade je relativno niska, ali je sama obrada prilično jednostavna.
Stroj za elektroerozijsku obradu podsjeća na stolnu bušilicu. Samo je alat pričvršćen na solenoid spojen paralelno s elektromagnetskom zavojnicom. Tijekom kontakta elektroda alat i radni predmet dolaze u dodir, električni krug se zatvara, u zavojnici se javlja struja, elektromagnetska zavojnica podiže solenoid i alat iznad obratka. Ali u ovom trenutku, električni krug je bez napona i solenoid (i alat) pada pod vlastitom težinom na obradak i sve se ponavlja. Automatski se ponavlja sve dok postoje uvjeti za kontakt alata s obratkom.
Nedostaci: Alat brzo gubi svoj izvorni oblik, što dovodi do velikog izobličenja oblika izratka. Stoga se obrada ponekad provodi u nekoliko koraka i drugačiji instrument, prvo u nacrtu, a zatim u konačnoj verziji.
Elektrokontaktna metoda obrade metala još je jednostavnija. Kao radna tekućina već se koristi otopina tekućeg stakla (natrijev ili kalijev silikat). Alat je metalni, rotirajući disk od debelog kositra. Otopina tekućeg stakla (poznatije kao klerikalno ljepilo) stvara netopljivi film na metalu, ali mikroneravnine na metalnom alatu skidaju film na radnom predmetu i odmah pražnjenje elektriciteta izravnava izbočinu na alatu i stvara novo udubljenje na obratku. I tako kontinuirano, na različitim dodirnim točkama, dok se disk alata okreće i dolazi u dodir s obratkom. Otopina natrijevog silikata (kalija) se ili ulije u kontaktnu zonu, ili se i obradak i alat urone u otopinu. Na elektrokontaktni način možete rezati i obrađivati ​​metal na gotovo isti način kao brusilica ili na brusnom kolu.
Alatni strojevi za elektrokontaktnu obradu metala su najjednostavniji po konstrukciji i moraju osigurati rotaciju alata, te dovod velikih struja alata u zonu obrade. Trošenje alata je značajno, ali završna obrada se izvodi istim alatom kao i gruba obrada.
Elektrokontaktno brušenje i poliranje neravnina na vodećim površinama strojeva za obradu metala. U ovom slučaju, ploča od lijevanog željeza (alat) i okvir (obradak) spojeni su na niskonaponski izvor istosmjerne struje i preliveni tekućim staklom (ručno utrljanim) bruse površinu vodilica.
Ako mislite da će vam bilo koja od gore navedenih metoda obrade metala odgovarati, onda naravno moj opis neće biti dovoljan za ozbiljno proučavanje ove teme. Ali u biti, strojevi su prilično jednostavni, a sve gore navedeno nije tako teško koristiti kod kuće.

Da biste promijenili oblik dimenzija metalnog obratka, možete koristiti metodu elektroerozijske obrade. Koristi se dugi niz godina u raznim industrijama, karakterizira ga visoka točnost, ali niska produktivnost. Za primjenu ovu metodu obrade, trebali biste koristiti poseban električni stroj s iskrom, koji možete kupiti ili izraditi sami. Domaća verzija može se koristiti u svakodnevnom životu u maloj proizvodnji. Cijena same izrade bit će niža od kupnje industrijske verzije. Stoga, razmotrimo detaljnije kako možete vlastitim rukama napraviti predmetni električni stroj s iskrom, što je za to potrebno i u kojim slučajevima se može koristiti.

Princip razmatrane metode obrade

Značajka obrade s električnom instalacijom iskre može se nazvati činjenicom da se isparavanje metala događa zbog učinka određenog naboja na površinu obratka. Primjer takvog utjecaja može se nazvati zatvaranjem kondenzatora na metalnoj ploči - formira se rupa određene veličine. EDM stvara visoku temperaturu koja jednostavno isparava metal s površine. Vrijedno je napomenuti da je stroj iz ove skupine već korišten tijekom posljednjih 50 godina u raznim industrijama. Glavni uvjet za korištenje takvog stroja s električnom iskrom je da obradak mora biti izrađen od određenog metala. U ovom slučaju ne uzima se u obzir stupanj obradivosti, već svojstva električne vodljivosti.

Glavni strukturni element

EDM ima generator iskre koji djeluje kao kondenzator. Za obradu treba koristiti element za pohranu velikog kapaciteta. Princip obrade je dugotrajno akumuliranje energije, a potom otpuštanje kroz kratko vrijeme. Uređaj laserske instalacije također radi prema ovom principu: smanjenje vremenskog intervala za oslobađanje energije dovodi do povećanja gustoće struje, što znači da temperatura značajno raste.

Načelo rada generatora, koji je instaliran na EDM stroj, je kako slijedi:

1. diodni most provodi ispravljanje industrijske struje s naponom od 220 ili 380 volti;
2. instalirana svjetiljka ograničava struju kratkog spoja i štiti diodni most;
3. što je veći pokazatelj opterećenja, to je brže punjenje električnog stroja s iskrom;
4. nakon završetka punjenja lampica će se ugasiti;
5. nakon što napunite instalirani akumulator, moguće je dovesti elektrodu do obratka koji se obrađuje;
6. nakon što se krug otvori, kondenzator se ponovno počinje puniti;
7. Vrijeme punjenja ugrađenog spremnika ovisi o njegovom kapacitetu. U pravilu, vremenski interval je od 0,5 do 1 sekunde;
8. u trenutku pražnjenja, trenutna snaga doseže nekoliko tisuća ampera;
9. žica od kondenzatora do elektrode mora imati veliki presjek, oko 10 kvadratnih milimetara. U ovom slučaju, žica mora biti izrađena isključivo od bakra.

Frekvencija generiranja kada je spojena elektroda električnog stroja s iskrama je 1 Hz.

Dizajn električnog stroja za iskru

Postoje sheme koje je prilično teško provesti. Shema koja se razmatra može se implementirati vlastitim rukama. Dijelovi za instalirani generator nisu manjkavi, mogu se kupiti u specijaliziranoj trgovini. Kondenzatori su također vrlo česti, kao i diodni most. Istodobno, pri stvaranju domaćeg električnog stroja s iskrama treba uzeti u obzir sljedeće točke:

1. na kondenzatoru naznačeni napon ne smije biti manji od 320 volti;
2. broj uređaja za pohranu energije i njihov kapacitet odabiru se uzimajući u obzir činjenicu da ukupni kapacitet treba biti 1000 mikrofarada. Svi kondenzatori moraju biti spojeni paralelno. Treba imati na umu da se snaga domaće verzije povećava ako je potrebno dobiti jaču iskru;
3. svjetiljka je ugrađena u porculanski uložak. Potrebno je zaštititi svjetiljku od pada, ugrađen je prekidač strujne snage od 2 do 6 Ampera;
4. stroj se koristi za uključivanje kruga;
5. elektrode moraju imati jake stezaljke;
6. za negativnu žicu koristi se vijčana stezaljka;
7. Pozitivna žica ima stezaljku s bakrenom elektrodom i tronožac za vođenje.

Domaća žičana verzija ima relativno male ukupne dimenzije.

Glavni elementi sheme opreme za elektroiskrenje

Shema je predstavljena sljedećim elementima:

1. elektroda;
2. stezni vijak koji se koristi za pričvršćivanje pozitivne žice i elektrode;
3. rukav za smjer;
4. kućište od fluoroplasta;
5. rupa koja se koristi za dovod ulja;
6. tronožac.

Tijelo, koje se koristi za spajanje svih elemenata, strojno je izrađeno od fluoroplastike. Kao čahura koristi se igla za uzemljenje u kojoj je duž osi izrađena rupa s navojem za pričvršćivanje elektrode. Svi konstrukcijski elementi montirani su na tronožac koji je izrađen s mogućnošću promjene visine. Također se stvara rupa kroz koju se dovodi ulje.

Često se rezanje provodi pomoću uređaja koji se napaja pomoću startera sa zavojnicom spojenom na 220V. Šipka startera može imati hod od 10 milimetara. Namot startera spojen je paralelno sa svjetiljkom. Zato u vrijeme punjenja kondenzatora lampica svijetli, a nakon završetka ovog procesa gasi se. Nakon spuštanja vretena dolazi do iskre.