10608

Электроэрозионная обработка материалов. Теория электротепловых процессов

Лекция

Математика и математический анализ

Электроэрозионная обработка материалов. Теория электротепловых процессов Производительность и точность электроискровой обработки чистота обработанной поверхности определяются многими факторами. Важнейшими из них являются параметры электрической схемы обуслов

Русский

2013-03-29

79.5 KB

5 чел.

Электроэрозионная обработка материалов. Теория электротепловых процессов

Производительность и точность электроискровой обработки, чистота обработанной поверхности определяются многими факторами. Важнейшими из них являются параметры электрической схемы, обусловливающие режимы работы; материал обоих электродов; среда, окружающая электроды; взаимное расположение, форма и размеры электродов, а также качественная работа вспомогательных устройств.

Количество металла, удаленного с поверхности анода единичным импульсным разрядом, определяется величиной накопленной системой энергии и другими параметрами импульса. Энергия, запасенная в системе накопителем, равна

  (1)

где С — емкость накопительного конденсатора, мкФ; U — напряжение, до которого заряжается конденсатор, В; L — индуктивность накопительной катушки, мкГн; I — значение тока в цепи    накопительной    катушки, А.

Из (1) видно, что изменять величину энергии, запасенной в импульсе, можно или за счет емкости конденсатора, или за счет напряжения на нем при емкостном накопителе энергии. Однако следует отметить, что изменение емкости и напряжения по-разному влияет на производительность процесса, точность и чистоту обработанной поверхности. Так, например, увеличение напряжения приведет к увеличению межэлектродного промежутка, а следовательно, и его сопротивления, в результате чего увеличится длительность импульса. При прохождении длительных импульсов на поверхности электрода образуются лунки с большим отношением их диаметра к глубине. Если же при той же энергии конденсатора уменьшить напряжение, то разряд будет более коротким, а образовавшиеся лунки будут иметь малое значение отношения диаметра к глубине . И в том и в другом случае с поверхности анода будет выброшено одинаковое количество металла, однако нетрудно заметить, что чистота обработанной поверхности в первом случае будет выше. Высота микронеровностей Rz во втором случае будет больше по сравнению с первым. Рельеф поверхности, обработанной электроискровым методом, имеет специфический характер. Даже в случае обработки на очень тонких (чистовых) режимах невозможно добиться выше 11-го класса чистоты обработанной поверхности.

Вместе с тем следует отметить, что с увеличением напряжения на электродах снижается точность обработки. Так как размеры электрода-инструмента всегда отличаются от размеров отверстия, прошиваемого в детали (рис. 1) на удвоенную величину межэлектродного промежутка а, то увеличение напряжения на электродах приведет к увеличению этого зазора, что отрицательно влияет на точность процесса обработки.

Поскольку электроискровая обработка возможна лишь  в  том  случае,  когда  к  обрабаты-

              Рис. 1                        Рис. 2

ваемой  поверхности энергия подводится отдельными импульсами, то в процессе взаимодействия обрабатываемой поверхности с высококонцентрированным потоком заряженных частиц необходима определенная пауза между импульсами, в течение которой межэлектродный промежуток восстановит свою электрическую прочность (произойдут деионизация МЭП и удаление из зоны обработки продуктов эрозии). Этим фактически определяется допустимая частота следования рабочих импульсов.

Кроме того, в течение этой паузы система должна накопить очередную порцию энергии заданной величины. Длительность одного рабочего цикла определяется выражением

     (2)

где Т — продолжительность цикла, с; ta — время, в течение которого конденсатор накапливает энергию, с; tv — длительность разряда, с.

Таким образом, при электроискровой обработке частота следования импульсов определяется только временем, необходимым для деионизации МЭП. Длительность процесса зарядки конденсатора (см. рис. 2) можно существенно сократить за счет уменьшения зарядного сопротивления, т. е. увеличения тока зарядки.

Многочисленными исследованиями установлено, что процесс электроискровой обработки подчиняется принципу аддитивности, т. е., с одной стороны, все закономерности для единичных импульсов будут справедливы для интегрального процесса и с другой — процесс эрозии будет протекать в условиях, близких к оптимальным. Исходя из этого количество металла, выбрасываемого искровыми импульсами с поверхности анода за определенный промежуток времени, может быть очень точно определено соотношением

  (3)

где γ — количество металла, выброшенного с поверхности анода, г; W — энергия единичного импульса, Дж; n — количество импульсов; k — коэффициент пропорциональности, определяемый физическими константами материала электродов, составом среды и длительностью импульса.

Из приведенного соотношения видно, что основными энергетическими факторами, влияющими на скорость обработки, являются энергия единичного импульса и частота их следования.

Стремление вложить в каждый импульс возможно большее значение энергии заставляет увеличивать емкость конденсаторов и напряжение, до которого они заряжаются, так как энергия пропорциональна квадрату напряжения.

На рис. 8 приведены кривые изменения тока и напряжения на конденсаторе и МЭП во времени. Участки кривых тока и напряжения, ограниченные промежутком времени tn (длительность подготовительной фазы), показывают характер изменения напряжения на конденсаторе "(а следовательно, и на электродах) и тока в зарядной цепи конденсатора, участки кривых, ограниченных временем tp (длительность процесса разряда конденсатора),— соответственно изменение напряжения и тока в цепи МЭП.

Из анализа схемы, представленной на рис. 2, видно, что при пробое межэлектродного промежутка по существу замыкаются два источника питания — конденсатор и внешний источник. Характеристики этих источников напряжения  весьма  различны.  Если при  разряде  конденсатора напряжение на нем очень быстро снижается практически до нуля, чем и объясняется импульс тока, то напряжение на внешнем источнике, как правило, выше напряжения на конденсаторе, вследствие чего может возникнуть затяжка импульса во времени. Чтобы не допустить этого явления, необходимо выбирать параметры схемы таким образом, чтобы заданной величине зарядного тока (ограничиваемого сопротивлением R) соответствовала емкость конденсатора, при которой рассматриваемая схема генерирует искровые импульсы электрического тока заданной длительности и частоты повторения. Вместе с тем следует помнить, что величина сопротивления R существенно влияет на КПД установки.

С увеличением энергии импульсов растет производительность процесса обработки, однако при этом снижаются точность и чистота обработанной поверхности. Поэтому при заданной чистоте поверхности и точности обработки энергию зарядки конденсатора можно увеличивать до определенного предела.

Рис.3

Следующий энергетический параметр, влияющий на производительность процесса,— частота следования рабочих импульсов, которая может быть увеличена двумя способами.

1. За счет увеличения тока зарядки конденсатора можно сократить время его зарядки, чем уменьшается длительность подготовительной фазы (рис. 3). На рис. 3 видно, что за один и тот же промежуток времени процесса   обработки  при   большем   токе  зарядки   (при прочих равных условиях) количество импульсов будет больше, а следовательно, будет снято больше металла с поверхности анода.

Следует обратить внимание на то, что величина токоограничивающего сопротивления в зарядной цепи может быть уменьшена лишь до определенного  предела, диктуемого границей  инверсии    (перехода искровой формы разряда в дуговую,    которая    непригодна для размерной обработки).

2. Частота следования импульсов в значительной степени определяется не только длительностью подготовительной фазы, но также и скоростью восстановления электрической прочности межэлектродного промежутка. К увеличению скорости восстановления искрового промежутка приводят следующие технологические факторы, не связанные с электрическими параметрами схемы:

применение  принудительной  циркуляции   рабочей жидкости   в   межэлектродном   промежутке,  что   способствует эвакуации продуктов эрозии из зоны обработки. В зависимости от свойств жидкости    и скорости ее перемещения  частота  следования  импульсов  может  быть повышена в 1,5—3 раза:

сообщение  одному  из   электродов   механических колебаний  малой  амплитуды  и  высокой частоты;

быстрое   вращение   электрода-инструмента,    если позволяет его форма;

изготовление   в   электродах-инструментах   технологических отверстий, через которые подается жидкость в зону обработки и уносятся продукты эрозии;

применение   в    качестве    межэлектродных    сред-жидкостей, не дающих при возникновении в них электрических  разрядов  твердых  продуктов  разложения,  но выделяющих  при  этом    газы,   способствующие   удалению продуктов эрозии из МЭП за счет флотации;

уменьшение   зоны   взаимодействия   между   электродом и деталью, что достигается применением в качестве  межэлектродной жидкости  воды  вместо  керосина. Это  приводит  к  увеличению   производительности   процесса в 2—3 раза. В связи с тем, что при этом значительно   уменьшается   загрязнение   МЭП,   имеется   возможность еще в 2—3 раза повысить интенсивность процесса  за  счет  увеличения  частоты  следования  импульсов. Поэтому электроискровая  прецизионная обработка в воде и при питании МЭП от специального генератора коротких  импульсов   является  очень  производительным процессом.  При  питании  промежутка  от релаксационных   генераторов   применение   воды   невозможно   ввиду прохождения   между   электродами    электрохимических реакций.

PAGE  57


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70237. Політичні погляди в Київській Русі 56 KB
  У IX—XII ст. в Київській Русі відбулося формування феодального суспільства і, звісно, стали розвиватися держава і право, політичні погляди, наука, література, філософія тощо. Важливу роль у цьому процесі, як і в усьому житті, відігравало християнство, яке сприяло розвиткові духовного...
70238. Платон, Сократ і проекти ідеального політичного устрою 36 KB
  Він вів пошуки раціонального логічно-понятійного обґрунтування обєктивного характеру етичних норм моральної природи держави і права. Основу нормального функціонування держави її благополуччя він вбачав у непорушності законів підпорядкуванні їм усіх громадян.
70239. Політичні вчення Арістотеля 53 KB
  У центрі політичного вчення Арістотеля перебувають проблеми походження сутності та форми держави. Форму держави Арістотель характеризує як політичну систему що визначається верховною владою в державі. Трьома правильними формами держави виступають монархія аристократія і політія а трьома...
70240. Соціально-політичні погляди періоду Середньовіччя та епохи Відродження 59.5 KB
  Вершини своєї могутності i впливу римо-католицька церква, папство досягли у ХIII ст. Тодi ж завершилось створення системи схоластики - релiгiйної фiлософiї католицизму, спрямованої на виправдання постулатiв вiри рацiональними,
70241. Політичні ідеї французьких просвітителів 38 KB
  Ідеї закономірності та принципи рівних в роботах Руссо Вольтера Дідро. Ідеї закономірності та принципи рівних в роботах Руссо Вольтера Дідро. Руссо 1712-1778 рр. Джерелом протиріч цивілізації Руссо визнав соціальну нерівність зумовлену нерівністю майновою.
70242. Соціально-політичні вчення Давнього Сходу. Даосизм 55.5 KB
  План: Політичні погляди Давнього Сходу; Конфуцій та конфуціанстово; Політичні ідеї Індії Китаю.Політичні погляди Давнього Сходу. Особливості політикоправової думки стародавнього Сходу: На зміст політичної ідеології Давньго Сходу позначилися насамперед традиціоналізм общинної життя.
70243. Методи теорії держави і права 89 KB
  При використанні методу головний акцент робився на класову природу держави і права. Методологія загальної теорії держави і права це сукупність теоретичних принципів логічних прийомів і способів та спеціальних методів пізнання правових явищ. Під методом теорії держави і права розуміється...
70244. Лексічнае значэнне слова 221 KB
  У працэсе моўнай практыкі грамадства ўдакладняюцца і абнаўляюцца сэнсавыя і граматычныя сувязі слова, узбагачаецца і удасканальваецца яго семантыка, акрэсліваецца сфера распаўсюджвання, складваецца яго стылістычная афарбоўка. Таму адным з найбольш важных патрабаванняў стылістыкі з’яўляецца...
70245. Конкурентоспроможність товару та її показники 323 KB
  Конкурентоспроможність це властивість продукції що виражає її здатність бути реалізованою споживачам на конкретному ринку у визначений період. Аналіз згаданих визначень конкурентоспроможності товару дозволяє виділити цілий ряд базових положень безумовно важливих...