Методика выбора и регулирования режимов ЭЭО

Главным критерием, определяющим выбор режимов обработки, является максимальная производительность процесса при условии получения заданной точности, шероховатости и свойств обработанной поверхности. Существует связь между энергией импульса, производительностью и шероховатостью поверхности. Для расчетов удобнее пользоваться не энергией импульса, а средним значением силы тока, потребляемого от генератора импульсов. С увеличением среднего значения силы тока производительность растет, однако при завышенных значениях силы тока и малых площадях обработки возбуждаются автоколебания, что приводит к снижению производительность ЭЭО.

 Технологические характеристики процесса ЭЭО могут быть рассчитаны по следующим формулам:

Связь между параметром шероховатости Rz и энергией импульса

,

здесь β – коэффициент перекрытия лунок, характеризующий степень наложения лунок друг на друга, 1 ≤ β ≤ 2;

k₄ – постоянная величина, не зависящая от длительности и энергии импульса (см.табл.2);

W_И – энергия импульсов.

Таблица 2. Экспериментальные значения коэффициента k₄

Оптимальная длительность импульса τ_и при энергии импульса W_и=const

,

здесь с – теплоемкость, Дж/К,

ρ – плотность материала, кг/м³,

t_пл – температура плавления материала,

q_пл – тепловой поток,

В_о – коэффициент, зависящий от теплофизических констант (см.табл.3).

Таблица 3. Значения В₀ для различных материалов

Производительность обработки Q

,

здесь f – частота импульсов, с^-1,

, ,

r_л – радиус лунки, м,

h_л – глубина лунки, м.

Зона термического влияния h_c

,

здесь ,

λ_т – коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К).

Расход рабочей жидкости

,

здесь Δр – разность давлений в начале и конце рассматриваемого участка, Па,

μ – динамическая вязкость рабочей жидкости, Па·с,

h_от – глубина прошиваемого отверстия, м,

2b – ширина электрода-инструмента, м,

l_п = a – b,

2а – ширина обрабатываемого отверстия, м.

Давление при прокачке

,

здесь ρ_РЖ – плотность рабочей жидкости, кг/м³,

с₁ – массовая концентрация продуктов эрозии в рабочей жидкости, %,

ν_i – эрозия анода и катода за один импульс, г.

Рабочие жидкости должны обеспечивать высокие технологические показатели ЭЭО, термическую стабильность физико-химических свойств при воздействии электрических разрядов, низкую коррозионную активность к материалам ЭИ и заготовки, низкую испаряемость, хорошую фильтруемость, экологичность, не иметь запаха.

При ЭЭО получили применение низкомолекулярные углеводородные жидкости различной вязкости, вода, кремнийорганические жидкости и водные растворы двухатомных спиртов. Температура вспышки паров РЖ согласно строительным нормам СНиП II-M2—72 для произ­водств категории В должна быть выше 61 ⁰С. В приложении 1 даны сведения о РЖ.

Для эффективного ведения электроэрозионного процесса на черновых режимах следует применять РЖ вяз­костью (5-6,5) 10^-4 м²/с, а на чистовых режимах, когда МЭЗ малы, вязкостью (1,84-3) 10^-4 м²/с.

В целях получения необходимой электропроводности и уменьшения коррозии станка и обрабатываемых заготовок в воду добавляют 0,02 – 0,06% NaNo₂ и 0,02 – 0,06% N(С₂ОН). Уменьшение коррозии и шероховатости обрабатываемых поверхностей обеспечивается введением в воду до 4% Са₂СО₃ (кальцинированной соды).

Электроды-инструменты должны обеспечивать стабильную работу, максимальную производительность, малый износ. По конструкции Э-И должны быть достаточно жесткими. Суммарная деформация не должна превышать 0,3% допуска на основные размеры чертежа детали.

При обработке углеродистых, инструментальных сталей и жаропрочных сплавов на никелевой основе используют графитовые и медные Э-И. Для черновой обработки этих материалов применяют также Э-И из алюминиевых сплавов и чугуна, а при обработке отверстий – из латуни. При обработке твердого сплава и тугоплавких материалов на основе вольфрама и молибдена широко применяют Э-И из композиционных материалов, содержащих медь, вольфрам и другие компоненты, так как использование графитовых Э-И не обеспечивает высокой производительности из-за низкой стабильности электроэрозионного процесса, а Э-И из меди имеют большой износ, достигающий десятки процентов, и высокую стоимость.

Порядок выполнения работы

В зависимости от режима обработки (черновой или чистовой) назначить рабочую жидкость (см. приложение 1).

1. Выбрать материал электрода-инструмента с учетом его характеристик. Для стальных заготовок рекомендуется использовать графит, МБХ-3, Al-сплав, МНБ-3; для заготовок из твердых сплавов – МБХ-3, латунь.

2. Разбить операцию на проходы и назначить частоту импульсов: на черновом проходе – низкие частоты (f = 1 – 8 кГц), на чистовом проходе – высокие (f > 8 кГц). Предварительно выбрать генератор импульсов (см. приложение 14).

3. Записать получаемые шероховатости по проходам, пользуясь таблицами приложений.

4. Рассчитать износ Э-И. Относительный объемный износ (%)

,

где V_эи – объем Э-И, V_з – объем удаленного металла заготовки.

При электроэрозионном прошивании отверстий удобнее пользоваться относительным линейным износом (%)

,

где Δl_эи – изменение линейного размера Э-И в процессе работы, l_отв – глубина прошитого отверстия.

5. Определить энергию импульса  по формуле А = I·U·τ. Среднее напряжение принять из диапазона 25-50 В. Значения I и τ выбрать из приложений 3-11.

6. Назначить величину межэлектродных зазоров – торцевых и боковых (см. приложение 13).

7. Рассчитать скорость подачи Э-И. Для этого можно воспользоваться зависимостью от площади обрабатываемой поверхности и производительности обработки   .

8. Определить диаметры Э-И и длину рабочей части для черновой и чистовой обработки.

Длина Э-И

L=L₁+L₂+L₃+L₄,

где L₁ – длина участка закрепления в электродержателе, L₁≥ (2…3)d_э;

L₂ – глубина отверстия;

L₃ – сокращение длины Э-И за счет износа, L₃=L₂·ν/100, ν – износ;

L₄ – длина участка, необходимого для калибровки отверстия, если оно сквозное. Для расчета принимают L₄=(1,2…1,8)·L₂.

Тогда

L=(2…3)d_э+(2,2…2,8)·L₂+ L₂·ν/100.

4. Контрольные вопросы

1. Каковы основные преимущества электроэрозионной обработки перед механическими способами?

2. Перечислите основные технологические схемы обработки.

3. Назовите основные режимы электроэрозионной обработки.

4. Какие жидкости применяют при электроэрозионной обработке?

5. Какие материалы используют для изготовления электродов-инструментов?

6. От чего зависит скорость подачи электрода-инструмента?

Список литературы

1. Бирюков Б.Н. Электрофизические и электрохимические методы размерной обработки.- М.: Машиностроение, 1981.

2. Ляпунов М.А., Цента Е.А., Юфа Э.П. Электроэрозионная обработка металлов и сплавов.- Киев, Техника,.1965.

3. Немилов Е.Ф. Электроэрозионная обработка материалов: Учеб. пособие. - Л.: Машиностроение, 1983.

4. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки. Под ред. В.А.Волосатова. – Л.: Машиностроение, 1988.

Таблица 4. Варианты заданий

Приложение 1. Рабочие жидкости для ЭЭО

Приложение 2. Рекомендуемые значения плотности тока для ЭИ из меди и композиций на ее основе

Приложение 3. Технологические характеристики ЭЭО твердого сплава ВК20; ЭИ из меди

Приложение 4.Технологические характеристики ЭЭО стали; ЭИ из меди (импульсы прямоугольные)

Приложение 5. Технологические характеристики при обработке стали; ЭИ из графита ЭЭПГ (импульсы прямоугольные)