Производительность электроэрозионной обработки (ЭЭО)

Производительность обработки является важным технологическим показателем процесса, определяющим его эффективность. За счет ряда проведенных исследований и написанных работ позволило сделать вывод, что между Wи и tи существует строгая взаимосвязь и что максимум производительности с ростом энергии импульса Wи смещается в сторону больших tи , а с ростом коэффициента теплопроводности λ – в сторону коротких импульсов.

Внедрение на производствах электроэрозионного способа позволило увеличить производительность обработки глубоких отверстий малого диаметра в 3,5 раза, вырезания окон в 2 раза и обработки сложнофасонных деталей, типа формообразующих пресс-формы, в 8,3 раза, снизив себестоимость соответственно на 22, 48 и 82%.

Влияние состава рабочей жидкости

В качестве рабочей жидкости, как ранее указывалось, при электроэрозионной обработке используются жидкие нефтепродукты: трансформаторное и индустриальное масло, керосин, смесь керосина с различными маслами и, в ряде случаев, применяют дистиллированную демонизированную и промышленную воду. Особый интерес представляет использование рабочей жидкости, состоящей из воды и масла, ввиду доступности ее компонентов и легкости получения в различным содержанием воды, что позволяет влиять не только на производительность процесса, но и на качество обрабатываемой поверхности.

Двухкомпонентные жидкости готовились с применением ультразвукового и механического перемешивания. При ультразвуковом способе перемешивание воды и масла производят в ультразвуковой ванне с помощью генератора. Затем смесь поступает в рабочий бак станка и помпой подается в межэлектродный зазор. Из зоны обработки заготовки жидкость, пройдя фильтрующее устройство, снова поступает в ультразвуковую ванну для очередного перемешивания.

При механическом перемешивании в бак станка заливают воду и масло в требуемом соотношении. Помпу устанавливают в баке так, чтобы ее заборная часть была на границе раздела воды и масла. При включении помпы происходят забор и механическое перемешивание компонентов. Описанная схема проста в исполнении, но при ее использовании сложно поддерживать заданный состав смеси за счет постоянного изменения высоты уровня воды и масла. Кроме того, имеет место неравномерность эмульгирования масла в воде. Однако эксперименты показали, что эти недостатки при использовании рассматриваемой жидкости на электроэрозионных шлифовальных станках не оказывают существенного влияния на производительность процесса.

Эмульсия из воды и масла, приготовленная механическим перемешиванием, недолговечна: пройдя зону обработки, она расслаивается. Это упрощает ее очистку, так как примеси скапливаются главным образом на дне (крупные металлические продукты эрозии), на границе раздела сред (продукты эрозии, плотность которых больше, чем у масла, но меньше, чем у воды) и на поверхности (удерживаемые масляной пеной мелкие металлические частицы и смолистые вещества, образовавшиеся в результате разложения масла). Рабочая жидкость, пройдя межэлектродный зазор при обработке деталей на грубых режимах, сливается непосредственно в бак, а при чистовой обработке предварительно пропускается через фильтрующее устройство.

Влияние температуры рабочей жидкости

Предварительный нагрев рабочих жидкостей, в которых ведется электроэрозионная обработка, может оказать существенное влияние на производительность процесса за счет изменения свойств жидкости и теплофизических характеристик материала электродов. Изменение температуры То влияет на вязкость рабочей жидкости, облегчает или затрудняет удаление продуктов эрозии из зоны обработки, а следовательно, изменяет производительность процесса γз. Зависимость γз от вязкости жидкости имеет максимум. Следует отметить, что при нагреве рабочей жидкости на γз может также влиять газовыделение из жидкости и ее разложение. Поскольку с ростом То одновременно с изменением свойств рабочей жидкости несколько изменяются и теплофизические характеристики электродов, то весьма сложно выявить влияние на γз только одного интересующего нас фактора. Кроме того, при одинаковой вязкости жидкостей может быть существенно различный характер γз в зависимости от используемой жидкости.

Производительность обработки в воде с ростом То имеет тенденцию к падению, несмотря на уменьшение вязкости в 1 сСт при То =20° С до 0,6-0,7 сСт при То =50° С. При этом, если до температуры То=50° С наблюдалось незначительное уменьшение γз, то при То свыше 70° С γз резко падало. В этом диапазоне температуры в межэлектродном зазоре, заполненном водой, появляются пузырьки пара, нарушающие нормальное протекание процесса.

Относительное изменение производительности γз при tи=310 мкс и f=1 кГц в зависимости от То рабочей жидкости показано на рис.1. Производительность γз на режимах Icp< 5А и tи< 310 мкс растет до определенной температуры То жидкости, зависящей от Icp, tи и материала заготовки. В случае обработки стали У8 максимальное значение γз наблюдается около То =200° С, а в случае обработки стали Х18Н9Т – в диапазоне 50-150° С в зависимости от режима. Рост γз в определенной степени связан с уменьшением вязкости рабочей жидкости и, соответственно с улучшением условий удаления продуктов эрозии из межэлектродного промежутка. В то же время различные значения То, обеспечивающие наибольшую γз для выбранных марок сталей на одних и тех же электрических режимах, по-видимому, определяются теплофизическими характеристиками обрабатываемых материалов.

Влияние температуры рабочей жидкости
Рисунок 1. Влияние температуры рабочей жидкости на относительное изменение
производительности электроэрозионной обработки стали У8 ( _____ )
и Х18Н9Т ( - - - - ) при tи =310 мкс и различном Icp

1 – Icp =2,5А; 2 – Icp =5А; 3 – Icp =10А; 4 – Icp =15А; 5 – Icp =20А

С увеличением tи производительность обработки γз для исследуемых материалов уменьшается с переходом к малым значениям Icp и резко падает при Icp > 10А.

Повышение То рабочей жидкости до нескольких сот градусов оказывает влияние на такие теплофизические характеристики электродов, как коэффициенты теплопроводности λ и температуропроводности а, определяющие эффект эрозии. Известно, что максимальная γз достигается при определенных значениях Wи и tи величины которых связаны с λ и а. Поскольку теплофизические характеристики с ростом То у одних материалов возрастают, а у других уменьшаются, для обеспечения требуемого эффекта эрозии необходимо для каждого материала ЭИ и обрабатываемой заготовки подбирать свой температурный режим, в котором он должен находиться в процессе электроэрозионной обработки.

Например, для уменьшения износа ЭИ γз, при прочих равных условиях, необходимо увеличивать коэффициент теплопроводности, а для повышения γз – уменьшать. Чтобы обеспечить указанные условия, требуется менять температуру каждого электрода, в общем случае нагревая один и охлаждая другой. Так, при электроэрозионной обработке стальной заготовки медным ЭИ с целью повышения γз и уменьшения γз целесообразно охлаждать ЭИ, и нагревать заготовку. При обработке заготовки из циркония молибденовым ЭИ целесообразно нагревать последний и охлаждать заготовку.

Чтобы реализовать рассматриваемое положение, необходимо иметь средства для охлаждения и нагрева электродов, а также рабочие жидкости, в которых возможно вести процесс электроэрозионной обработки при повышенных температурах. Для этого можно использовать парафин, имеющий температуру кипения 350-500° С, триаконтан – 446,4° С, тетраконтан – 520° С и др. Охлаждать ЭИ или обрабатываемую заготовку можно, а частности, проточной холодной водой, жидким азотом, а также воздухом, охлажденным в вихревой трубке. С этой целью в ЭИ предусматривают каналы, по которым прокачивают охладитель (воду, воздух, сжиженный газ и др.). Дл я охлаждения обрабатываемою заготовку помещают в специальное приспособление, чтобы подвести охладитель по возможности ближе к обрабатываемой поверхности.

Дополнительные сведения

Полезная информация по заказу продукции, оплате и отгрузке:

Популярное на сайте
Контактная информация
14005, Украина
г.Чернигов, пр-кт Мира, 192
м.т. +38 095 44 696 61
м.т. +38 067 83 181 02
E-mail: sale@sev-torg.com