Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Электроэрозионная машина

Электрический разряд обработки ( EDM ), также известный как искровой механической обработки , искровой размывает , фильеры потопление , сжигание проволоки или проволочной эрозии , представляет собой процесс изготовления металла , посредством которого желаемая форма достигается путем использования электрических разрядов (искры). [1] Материал удаляется с обрабатываемой детали серией быстро повторяющихся токовых разрядов между двумя электродами , разделенными жидким диэлектриком и подверженными электрическому напряжению . Один из электродов называется инструментом-электродом, или просто инструментом или электродом., а другой называется заготовкой-электродом или заготовкой . Процесс зависит от инструмента и заготовки, которые не контактируют физически.

Когда напряжение между двумя электродами увеличивается, напряженность электрического поля в объеме между электродами становится больше, что вызывает диэлектрический пробой жидкости и вызывает электрическую дугу. В результате с электродов снимается материал. Как только ток прекращается (или прекращается, в зависимости от типа генератора), новый жидкий диэлектрик перемещается в межэлектродный объем, позволяя уносить твердые частицы (мусор) и восстанавливать изолирующие свойства диэлектрика. . Добавление нового жидкого диэлектрика в межэлектродный объем обычно называют промывкой.. После протекания тока напряжение между электродами восстанавливается до значения, которое было до пробоя, так что может произойти новый пробой жидкого диэлектрика, чтобы повторить цикл.

История [ править ]

Эрозионный эффект электрических разрядов впервые заметил в 1770 году английский физик Джозеф Пристли .

Die-раковина EDM [ править ]

В 1943 году двум российским ученым, Б.Р. Лазаренко и Н.И. Лазаренко, было поручено исследовать способы предотвращения эрозии вольфрамовых электрических контактов из-за искрения. Они не справились с этой задачей, но обнаружили, что эрозию можно было более точно контролировать, если электроды были погружены в диэлектрическую жидкость. Это побудило их изобрести электроэрозионный станок, используемый для обработки труднообрабатываемых материалов, таких как вольфрам. Машина Лазаренко известна как машина RC-типа по названию цепи резистор-конденсатор (RC-цепи), используемой для зарядки электродов. [2] [3] [4] [5]

Одновременно, но независимо, американская группа Гарольд Старк, Виктор Хардинг и Джек Бивер разработали электроэрозионный станок для удаления сломанных сверл и метчиков с алюминиевых отливок. [6] Первоначально создавая свои станки из недостаточно мощных инструментов для электрического травления, они не имели большого успеха. Но более мощные искровые агрегаты в сочетании с автоматическим повторением искры и заменой жидкости с помощью электромагнитного прерывателя позволили создать практичные машины. Машины Старка, Хардинга и Бивера могли производить 60 искр в секунду. В более поздних машинах, основанных на их конструкции, использовались электрические цепи на электронных трубках , которые могли производить тысячи искр в секунду, что значительно увеличивало скорость резки. [7]

Электроэрозионный электроэрозионный станок [ править ]

Станки с проволочной резкой возникли в 1960-х годах для изготовления инструментов ( штампов ) из закаленной стали. Электрод-инструмент в проволочном EDM - это просто проволока. Чтобы избежать эрозии проволоки, вызывающей ее разрыв, проволока наматывается между двумя катушками, так что активная часть проволоки постоянно меняется. Самые ранние станки с числовым программным управлением (ЧПУ) были преобразованием вертикальных фрезерных станков с перфолентой. Первый коммерчески доступный станок с ЧПУ, построенный как электроэрозионный станок с проволочной резкой, был изготовлен в СССР в 1967 году. Машины, которые могли оптически следовать линиям на эталонном чертеже, были разработаны группой Дэвида Х. Дулебона в 1960-х годах в компании Andrew Engineering Company [ 8]для фрезерных и шлифовальных станков. Чертежи были позже созданы плоттерами с числовым программным управлением (ЧПУ) для большей точности. Электроэрозионный станок с проволочной резкой, использующий чертежный плоттер с ЧПУ и технологию оптического следящего устройства, был произведен в 1974 году. Позже Дулебон использовал ту же программу с ЧПУ для плоттера для непосредственного управления электроэрозионным станком, а первый электроэрозионный станок с ЧПУ был выпущен в 1976 году [9].

Возможности и возможности использования коммерческих проволочных электроэрозионных станков за последние десятилетия значительно расширились. [10] Скорость подачи увеличена [10], и качество поверхности можно точно контролировать. [10]

Общие [ править ]

1 Генератор импульсов (постоянного тока). 2 Заготовка. 3 приспособление. 4 диэлектрическая жидкость. 5 Насос. 6 Фильтр. 7 Держатель инструмента. 8 Искра. 9 Инструмент.

Электроэрозионная обработка - это метод обработки, в основном используемый для твердых металлов или металлов, которые было бы очень трудно обрабатывать традиционными методами. EDM обычно работает с материалами, которые являются электропроводными, хотя были также предложены методы использования EDM для обработки изоляционной керамики . [11] [12] EDM может вырезать сложные контуры или полости в предварительно закаленной стали без необходимости термообработки для их размягчения и повторного упрочнения. Этот метод можно использовать с любым другим металлом или металлическим сплавом, таким как титан , хастеллой , ковар и инконель . Кроме того, применение этого процесса для формирования поликристаллического алмаза.инструментов не поступало. [13]

Электроэрозионная резка часто включается в группу «нетрадиционных» или «нетрадиционных» методов обработки вместе с такими процессами, как электрохимическая обработка (ECM), водоструйная резка (WJ, AWJ), лазерная резка и в противоположность «традиционным» группа ( токарная обработка , фрезерование , шлифование , сверление и любой другой процесс, в котором механизм удаления материала основан на механических силах). [14]

В идеале EDM можно рассматривать как серию пробоев и восстановления жидкого диэлектрика между электродами. Однако следует проявлять осторожность при рассмотрении такого утверждения, потому что это идеализированная модель процесса, введенная для описания фундаментальных идей, лежащих в основе процесса. Тем не менее, любое практическое применение включает в себя множество аспектов, которые, возможно, также необходимо учитывать. Например, удаление мусора из межэлектродного объема всегда будет частичным. Таким образом, электрические свойства диэлектрика в межэлектродном объеме могут отличаться от их номинальных значений и даже могут меняться со временем. Межэлектродное расстояние, часто также называемое искровым разрядником, является конечным результатом алгоритмов управления конкретной используемой машины.Логично предположить, что управление таким расстоянием является центральным в этом процессе. Кроме того, не весь ток между диэлектриками относится к идеальному типу, описанному выше: искровой разрядник может быть замкнут накоротко из-за мусора. Система управления электродом может не среагировать достаточно быстро, чтобы предотвратить соприкосновение двух электродов (инструмента и заготовки) с последующим коротким замыканием. Это нежелательно, потому что короткое замыкание способствует удалению материала иначе, чем в идеальном случае. Промывка может быть недостаточной для восстановления изолирующих свойств диэлектрика, так что ток всегда возникает в точке межэлектродного объема (это называется дуговым разрядом) с последующим нежелательным изменением формы (повреждением) диэлектрика. инструмент-электрод и заготовка. В конечном счете,Описание этого процесса подходящим образом для конкретной цели - вот что делает область EDM таким богатым полем для дальнейших исследований и исследований.[15]

Чтобы получить определенную геометрию, электроэрозионный инструмент направляется по желаемой траектории очень близко к работе; в идеале он не должен касаться заготовки, хотя в действительности это может произойти из-за характеристик конкретного используемого управления движением. Таким образом, происходит большое количество разрядов тока (в просторечии также называемых искрами), каждый из которых способствует удалению материала как с инструмента, так и с заготовки, где образуются небольшие кратеры. Размер кратеров зависит от технологических параметров, установленных для конкретной работы. Они могут иметь типичные размеры в диапазоне от наномасштаба (в операциях микроэлектроэрозионной обработки ) до нескольких сотен микрометров в условиях черновой обработки.

Наличие этих небольших кратеров на инструменте приводит к постепенной эрозии электрода. Эрозия инструмента-электрода также называется износом. Необходимы стратегии, чтобы противодействовать пагубному влиянию износа на геометрию заготовки. Одна из возможностей заключается в постоянной замене инструмента-электрода во время операции механической обработки. Вот что происходит, если в качестве электрода используется постоянно заменяемая проволока. В этом случае соответствующий процесс электроэрозионной обработки также называется проволочной электроэрозионной обработкой. Инструмент-электрод также можно использовать таким образом, чтобы только небольшая его часть была задействована в процессе обработки, и эта часть регулярно менялась. Так обстоит дело, например, при использовании вращающегося диска в качестве инструмента-электрода. Соответствующий процесс часто называют электроэрозионным шлифованием.[16]

Дальнейшая стратегия заключается в использовании набора электродов разных размеров и форм во время одной и той же операции EDM. Это часто называют стратегией с несколькими электродами, и это наиболее распространено, когда электрод инструмента воспроизводится в отрицательном направлении желаемой формы и продвигается к заготовке в одном направлении, обычно в вертикальном направлении (то есть по оси z). Это похоже на погружение инструмента в диэлектрическую жидкость, в которую погружается деталь, поэтому неудивительно, что его часто называют электроэрозионным электроэрозионным методом с утоплением (также называемым обычным электроэрозионным электроэрозионным электродвигателем или электроэрозионным электроэрозионным станком). Соответствующие станки часто называют грузилом EDM. Обычно электроды этого типа имеют довольно сложную форму. Если окончательная геометрия получена с использованием обычно простой формы электрода, который перемещается в нескольких направлениях и, возможно, также может поворачиваться,часто используется термин EDM-фрезерование.[17]

В любом случае степень износа строго зависит от используемых в эксплуатации технологических параметров (например: полярность, максимальный ток, напряжение холостого хода). Например, в микро-EDM, также известном как μ-EDM, эти параметры обычно устанавливаются на значения, которые приводят к сильному износу. Поэтому износ является серьезной проблемой в этой области.

Решается проблема износа графитовых электродов. В одном из подходов цифровой генератор, управляемый за миллисекунды, меняет полярность на противоположную по мере того, как происходит электроэрозия. Это производит эффект, аналогичный гальваническому покрытию, при котором эродированный графит постоянно откладывается на электроде. В другом методе так называемая схема «нулевого износа» снижает частоту возникновения и прекращения разряда, сохраняя его как можно дольше. [18]

Определение технологических параметров [ править ]

Возникли трудности при определении технологических параметров, управляющих процессом.

На имеющихся в продаже электроэрозионных станках используются две широкие категории генераторов, также известные как источники питания: группа, основанная на RC-цепях, и группа, основанная на импульсах, управляемых транзисторами .

В обеих категориях основными параметрами при настройке являются ток и частота. В RC-цепях, однако, ожидается небольшой контроль над продолжительностью разряда, которая, вероятно, будет зависеть от фактических условий искрового промежутка (размера и загрязнения) в момент разряда. [19] Кроме того, напряжение холостого хода (то есть напряжение между электродами, когда диэлектрик еще не разрушен) может быть идентифицировано как напряжение установившегося состояния RC-цепи.

В генераторах на основе транзисторного управления пользователь обычно может подавать серию импульсов напряжения на электроды. Каждый импульс можно контролировать по форме, например, квазипрямоугольной. В частности, можно установить время между двумя последовательными импульсами и продолжительность каждого импульса. Амплитуда каждого импульса составляет напряжение холостого хода. Таким образом, максимальная длительность разряда равна длительности импульса напряжения в цуге. В этом случае ожидается, что два импульса тока не появятся в течение продолжительности, равной или большей, чем интервал времени между двумя последовательными импульсами напряжения.

Также можно контролировать максимальный ток во время разряда, который подает генератор. Поскольку другие типы генераторов также могут использоваться разными производителями машин, параметры, которые могут быть фактически установлены на конкретной машине, будут зависеть от производителя генератора. Детали генераторов и систем управления на их машинах не всегда легко доступны их пользователю. Это препятствие для однозначного описания технологических параметров процесса электроэрозионной обработки. Кроме того, параметры, влияющие на явления, происходящие между инструментом и электродом, также связаны с контроллером движения электродов.

Основа для определения и измерения электрических параметров во время операции EDM непосредственно в межэлектродном объеме с помощью осциллографа, внешнего по отношению к машине, была недавно предложена Ферри и др. [20] Эти авторы проводили свои исследования в области μ-EDM, но тот же подход может быть использован в любой операции EDM. Это позволит пользователю напрямую оценить электрические параметры, влияющие на его работу, не полагаясь на заявления производителя оборудования. При обработке разных материалов в одних и тех же условиях установки фактические электрические параметры процесса значительно различаются. [20]

Механизм удаления материала [ править ]

Первая серьезная попытка дать физическое объяснение удаления материала во время электроэрозионной обработки, возможно, принадлежит Ван Дейку. [21] Ван Дейк представил тепловую модель вместе с компьютерным моделированием, чтобы объяснить явления между электродами во время электроэрозионной обработки. Однако, как сам Ван Дейк признал в своем исследовании, количество предположений, сделанных для преодоления недостатка экспериментальных данных в то время, было весьма значительным.

Дальнейшие модели теплопередачи при электроэрозионной обработке были разработаны в конце 80-х - начале 90-х годов. Это привело к появлению трех научных работ: первая представляет тепловую модель удаления материала на катоде [22], вторая представляет тепловую модель эрозии, происходящей на аноде [23], а третья представляет модель, описывающую образовавшийся плазменный канал. при прохождении разрядного тока через диэлектрическую жидкость. [24] Валидация этих моделей подтверждается экспериментальными данными, предоставленными AGIE.

Эти модели наиболее авторитетно подтверждают утверждение о том, что электроэрозионный электродвигатель представляет собой тепловой процесс, в котором материал удаляется с двух электродов в результате плавления или испарения, а также динамика давления, устанавливаемая в искровом промежутке в результате схлопывания плазменного канала. Однако при малых энергиях разряда модели неадекватны для объяснения экспериментальных данных. Все эти модели основаны на ряде предположений из таких разрозненных областей исследований, как взрывы на подводных лодках, разряды в газах и отказ трансформаторов, поэтому неудивительно, что в последнее время в литературе были предложены альтернативные модели, пытающиеся объяснить процесс EDM.

Среди них модель Сингха и Гоша [25] связывает удаление материала с электрода с наличием электрической силы на поверхности электрода, которая может механически удалить материал и создать кратеры. Это было бы возможно, потому что материал на поверхности изменил механические свойства из-за повышенной температуры, вызванной прохождением электрического тока. Моделирование авторов показало, как они могут объяснить EDM лучше, чем тепловая модель (плавление или испарение), особенно для малых энергий разряда, которые обычно используются в μ-EDM и при чистовых операциях.

Учитывая множество доступных моделей, кажется, что механизм удаления материала в EDM еще недостаточно изучен и необходимы дальнейшие исследования, чтобы прояснить его [20], особенно с учетом отсутствия экспериментальных научных данных для построения и проверки текущих моделей EDM. [20] Это объясняет возросшие в настоящее время усилия по исследованию связанных экспериментальных методов. [15]

В этом заключении во время операций обработки достигаются следующие основные факторы:

  • В результате обзора работы в этой области можно сделать основные выводы о том, что производительность электроэрозионной обработки обычно оценивается на основе TWR, MRR, Ra и твердости.
  • В скорости съема материала (MRR) из всех выбранных параметров ток искры (I) является наиболее значимым входным фактором, влияющим на обработку детали.
  • На производительность влияют ток разряда, время включения, время отключения импульса, рабочий цикл, напряжение для EDM.
  • Для скорости износа инструмента (TWR) из всех выбранных параметров ток искры (I) является наиболее значимым входным фактором, влияющим на обработку детали, за которым следуют время искры и напряжение.
  • Инновационные технологии электроэрозионных станков постоянно развиваются, чтобы сделать эту процедуру еще более подходящей для обработки. В области производства дополнительное внимание уделяется оптимизации метода за счет уменьшения количества электродов.

. [26]

Типы [ править ]

Sinker EDM [ править ]

Воспроизвести медиа
Sinker EDM позволил быстро изготовить 614 форсунок для ракетного двигателя J-2 , шесть из которых требовались для каждого полета на Луну. [27]

Погружной электроэрозионный электроэрозионный электродвигатель, также называемый электроэрозионным электроэрозионным станком с полостью или объемным электроэрозионным станком, состоит из электрода и детали, погруженных в изолирующую жидкость, такую ​​как, как правило, [28] масло или, реже, другие диэлектрические жидкости. Электрод и заготовка подключены к подходящему источнику питания. Источник питания создает электрический потенциал между двумя частями. По мере приближения электрода к заготовке в жидкости происходит пробой диэлектрика, образуя плазменный канал [15] [22] [23] [24] и небольшой скачок искры.

Эти искры обычно возникают по одной [28], потому что очень маловероятно, чтобы разные места в межэлектродном пространстве имели идентичные местные электрические характеристики, которые позволили бы искре возникать одновременно во всех таких местах. Эти искры возникают в огромных количествах в кажущихся случайными местах между электродом и заготовкой. По мере эрозии основного металла и последующего увеличения искрового промежутка электрод автоматически опускается машиной, так что процесс может продолжаться непрерывно. Несколько сотен тысяч искр возникают в секунду, а фактический рабочий цикл тщательно контролируется параметрами настройки. Эти управляющие циклы иногда называют «время включения» и «время выключения», которые более формально определены в литературе.[15] [20][29]

Настройка времени включения определяет длину или продолжительность искры. Следовательно, более продолжительное время приводит к более глубокому углублению от каждой искры, создавая более шероховатую поверхность на заготовке. Обратное верно для более коротких по времени. Время выключения - это период времени между искрами. Хотя это не влияет напрямую на обработку детали, время простоя позволяет промыть диэлектрическую жидкость через сопло для очистки эродированного мусора. Недостаточное удаление мусора может вызвать повторные удары в одном и том же месте, что может привести к короткому замыканию. Современные контроллеры отслеживают характеристики дуг и могут изменять параметры за микросекунды для компенсации. Типичная геометрия детали представляет собой сложную трехмерную форму, [28]часто с небольшими углами или углами неправильной формы. Также используются вертикальные, орбитальные, векторные, направленные, спиральные, конические, вращательные, вращательные и индексирующие циклы обработки.

Wire EDM [ править ]

Электроэрозионный станок с ЧПУ
1 провод. 2 Электроразрядная эрозия (электрическая дуга). 3 Электрический потенциал. 4 Заготовка.


В проводе электрического разряда обработки (WEDM), также известный как провод-срез EDM и резка проволоки , [30] тонкий одножильный провод металла, как правило , из латуни , подается через заготовку, погруженный в резервуаре с диэлектрической жидкостью, как правило , деионизированными воды. [28] Электроэрозионный электроэрозионный станок обычно используется для резки листов толщиной до 300 мм и для изготовления пуансонов, инструментов и штампов из твердых металлов, которые трудно обрабатывать другими методами. Проволока, которая постоянно подается с катушки, удерживается между верхней и нижней алмазными направляющими, которые центрируются в головке водяного сопла. Направляющие, обычно управляемые ЧПУ , перемещаются по оси x -самолет y . На большинстве станков верхняя направляющая может также независимо перемещаться по оси z - u - v , что дает возможность вырезать конические и переходные формы (например, круг внизу, квадрат вверху). Верхняя направляющая может управлять перемещениями осей в стандарте GCode, x - y - u - v - i - j - k - l -. Это позволяет программировать электроэрозионный станок с проволочной резкой для резки очень сложных и деликатных форм. Верхняя и нижняя алмазные направляющие обычно имеют точность до 0,004 мм (0,16 мил) и могут иметь траекторию резания или пропил.всего 0,021 мм (0,83 мил) при использовании проволоки Ø 0,02 мм (0,79 мил), хотя средний пропил, обеспечивающий лучшие экономические затраты и время обработки, составляет 0,335 мм (13,2 мил) при использовании латунной проволоки диаметром 0,25 мм (9,8 мил) . Причина того, что ширина реза больше ширины проволоки, заключается в том, что искра возникает от сторон проволоки к заготовке, вызывая эрозию. [28]Этот "перерез" необходим, для многих приложений он достаточно предсказуем и поэтому может быть компенсирован (например, в микро-EDM это не часто). Катушки с проволокой длинные - 8-килограммовая катушка с проволокой диаметром 0,25 мм имеет длину чуть более 19 километров. Диаметр проволоки может составлять всего 20 мкм (0,79 мил), а точность геометрии находится недалеко от ± 1 мкм (0,039 мил). Проволоки вырезать процесс использует воду в качестве диэлектрической жидкости, контролируя ее удельное сопротивление и другие электрические свойства с фильтрами и PID под контроль де-ионизаторединицы. Вода смывает обрезанный мусор из зоны резания. Промывка является важным фактором при определении максимальной скорости подачи для данной толщины материала. Наряду с более жесткими допусками многоосные электроэрозионные обрабатывающие центры имеют дополнительные функции, такие как несколько головок для одновременной резки двух деталей, средства управления для предотвращения обрыва проволоки, функции автоматического нарезания резьбы в случае обрыва проволоки и программируемые стратегии обработки для оптимизации работы. Электроэрозионный электроэрозионный станок обычно используется, когда требуются низкие остаточные напряжения, поскольку для снятия материала не требуются высокие силы резания. Если энергия / мощность в импульсе относительно низкая (как при чистовых операциях), ожидается небольшое изменение механических свойств материала из-за этих низких остаточных напряжений, хотя материал, который не выдерживаетПосле снятия напряжения может деформироваться в процессе обработки. Заготовка может подвергнуться значительному термическому циклу, степень его тяжести зависит от используемых технологических параметров. Такие термические циклы могут вызвать образование повторно отлитого слоя на детали и остаточные растягивающие напряжения на заготовке. Если обработка происходит после термообработки, деформация термообработки не повлияет на точность размеров.[31]

EDM для быстрого сверления отверстий [ править ]

Электроэрозионный электроэрозионный станок для быстрого сверления отверстий был разработан для создания быстрых, точных небольших и глубоких отверстий. Это концептуально похоже на грузило EDM, но электрод представляет собой вращающуюся трубку, транспортирующую струю диэлектрической жидкости под давлением. Он может сделать отверстие глубиной в дюйм примерно за минуту и ​​является хорошим способом обработки отверстий в материалах, слишком твердых для обработки спиральным сверлом. Этот тип сверления EDM широко используется в аэрокосмической промышленности для создания охлаждающих отверстий в аэродинамических лопастях и других компонентах. Он также используется для сверления отверстий в лопатках промышленных газовых турбин, в формах и штампах, а также в подшипниках.

Приложения [ править ]

Производство прототипов [ править ]

Процесс электроэрозионной обработки наиболее широко используется в производстве пресс-форм, инструментов и штампов , но он становится распространенным методом изготовления прототипов и производственных деталей, особенно в аэрокосмической, автомобильной и электронной промышленности, где объемы производства относительно невелики. В электроэрозионной обработке с грузилом графитовый , медно-вольфрамовый или чистый медный электрод обрабатывается до желаемой (отрицательной) формы и подается в заготовку на конце вертикального плунжера.

Изготовление штампов для монеток [ править ]

Мастер вверху, заготовка штампа внизу, масляные форсунки слева (масло слито). Первоначальная плоская штамповка будет «утоплена», см. Утопление (металлообработка) , чтобы получить искривленную поверхность.

Для изготовления штампов для изготовления ювелирных изделий и значков или вырубки и прошивки (с использованием штампа для блинов ) в процессе чеканки (штамповки) положительный мастер может быть изготовлен из стерлингового серебра, поскольку (при соответствующих настройках машины) мастер подвергается значительной эрозии и используется только один раз. Полученный отрицательный штамп затем закаляется и используется в отбойном молотке.для изготовления штампованных плоских деталей из вырезанных листовых заготовок из бронзы, серебра или слабо прочного золотого сплава. Для бейджей этим плоскостям может быть дополнительно придана криволинейная поверхность с помощью другого штампа. Этот тип электроэрозионной обработки обычно выполняется погруженным в диэлектрик на масляной основе. Готовый объект может быть дополнительно обработан твердой (стекло) или мягкой (краска) эмалью, либо покрыт гальваническим покрытием чистым золотом или никелем. Более мягкие материалы, такие как серебро, могут быть украшены ручной гравировкой.

Панель управления EDM (станок Hansvedt). В конце процесса машину можно настроить на шлифовку поверхности (электрополировку).

Бурение малых отверстий [ править ]

Лопатки турбины с внутренним охлаждением, которые применяются в высоком давлении турбины .
Электроэрозионные станки для малых отверстий.

EDM для сверления малых отверстий используется во множестве приложений.

На электроэрозионных станках с проволочной резкой EDM для сверления небольших отверстий используется для проделывания сквозного отверстия в заготовке, через которое проходит проволока для операции электроэрозионной резки с проволочной резкой. Отдельная электроэрозионная головка, специально предназначенная для сверления небольших отверстий, устанавливается на станке для нарезки проволоки и позволяет при необходимости и без предварительного сверления производить эрозию готовых деталей из больших закаленных пластин.

Электроэрозионный станок с малым отверстием используется для просверливания рядов отверстий в передней и задней кромках лопаток турбин, используемых в реактивных двигателях . Поток газа через эти небольшие отверстия позволяет двигателям использовать более высокие температуры, чем это возможно в противном случае. Высокотемпературные, очень твердые монокристаллические сплавы, используемые в этих лезвиях, делают традиционную обработку этих отверстий с высоким соотношением сторон чрезвычайно трудной, если не невозможной.

EDM с маленькими отверстиями также используется для создания микроскопических отверстий для компонентов топливной системы, фильер для синтетических волокон, таких как искусственный шелк , и других приложений.

Существуют также автономные электроэрозионные станки для малых отверстий с осью x - y, также известные как суперсверло или сверло для сверления отверстий, которые могут обрабатывать глухие или сквозные отверстия. EDM просверливает отверстия с помощью длинного электрода из латуни или медной трубки, который вращается в патроне с постоянным потоком дистиллированной или деионизированной воды.протекает через электрод в качестве промывочного агента и диэлектрика. Электродные трубки работают как проволока в электроэрозионных станках с искровым разрядником и скоростью износа. Некоторые электроэрозионные станки для сверления малых отверстий способны просверливать 100 мм мягкой или закаленной стали менее чем за 10 секунд, при средней скорости износа от 50% до 80%. За счет этого сверления можно получить отверстия от 0,3 мм до 6,1 мм. Латунные электроды легче обрабатывать, но их не рекомендуется использовать для резки проволокой из-за эродированных частиц латуни, вызывающих обрыв проволоки «латунь на латуни», поэтому рекомендуется медь.

Обработка распада металла [ править ]

Некоторые производители выпускают электроэрозионные станки специально для удаления сломанных режущих инструментов и крепежных деталей с деталей. В этом приложении этот процесс называется «механической обработкой дезинтеграции металла» или MDM. В процессе распада металла удаляется только центр сломанного инструмента или крепежа, оставляя отверстие нетронутым и позволяя восстановить деталь.

Производство с замкнутым циклом [ править ]

Производство с замкнутым циклом может повысить точность и снизить затраты на инструмент.

Преимущества и недостатки [ править ]

Преимущества EDM:

  • Возможность обработки сложных форм, которые иначе было бы трудно изготовить с помощью обычных режущих инструментов.
  • Обработка очень твердых материалов с очень жесткими допусками.
  • Можно обрабатывать очень маленькие заготовки, если обычные режущие инструменты могут повредить их из-за чрезмерного давления режущего инструмента.
  • Нет прямого контакта между инструментом и заготовкой. Таким образом, деликатные участки и непрочные материалы можно обрабатывать без заметных искажений.
  • Может быть получена хорошая обработка поверхности; очень хорошая поверхность может быть получена за счет дублирования финишных дорожек.
  • Можно получить очень мелкие отверстия.
  • Могут быть выполнены конические отверстия.
  • Внутренние контуры и внутренние углы трубы или контейнера до 0,001 дюйма.

К недостаткам EDM можно отнести:

  • Трудно найти опытных машинистов.
  • Медленная скорость съема материала.
  • Возможная пожарная опасность, связанная с использованием горючих диэлектриков на масляной основе.
  • Дополнительное время и затраты, затраченные на создание электродов для электроэрозионных станков с трамбовкой / грузилом.
  • Воспроизведение острых углов на заготовке затруднено из-за износа электродов.
  • Удельная потребляемая мощность очень высока.
  • Потребляемая мощность высокая.
  • Образуется «перерез».
  • Во время обработки происходит чрезмерный износ инструмента.
  • Обработка материалов, не проводящих электричество, возможна только при определенных настройках технологического процесса. [32]

Изготовленные на заказ / самодельные электроэрозионные станки [ править ]

Коммерческие электроэрозионные станки не считаются подходящими для использования в хобби / гараже, поскольку стоимость коммерческого станка является существенным вложением даже для большинства компаний, не говоря уже о частных лицах. Помимо стоимости, коммерческим машинам требуется много площади и промышленное трехфазное питание от сети.

Тем не менее, универсальность EDM была признана сообществом производителей DIY, и популярность станков для резки проволоки, изготовленных по индивидуальному заказу, растет, несколько примеров которых можно увидеть на YouTube. Эти специализированные машины имеют настольный форм-фактор, работают от бытовой электросети и требуют вложений в детали, которые укладываются в бюджет любителя.

Этот рост популярности в основном связан с повсеместной доступностью необходимых запчастей. В частности, об этом изменении свидетельствует выпуск в 2018 году дугового генератора EDM, который был разработан специально для легкой интеграции в специализированные электроэрозионные станки. До этого выпуска все компоненты, необходимые для создания специализированного электроэрозионного станка, были доступны, однако сам генератор дуги по-прежнему требовал индивидуальной конструкции, что являлось настоящей инженерной проблемой.

Электроэрозионная обработка оксидной керамики и непроводящих материалов [ править ]

Обычная керамика имеет низкую электропроводность, поэтому ее нельзя обрабатывать с помощью электроэрозионной обработки. Было бы полезно обрабатывать керамические детали с помощью этой техники. [33] [34]

Есть два основных подхода к достижению этой цели:

- создание нового класса нанокомпозитной керамики с включением проводящей фазы, позволяющей обрабатывать заготовки электроразрядными методами обработки; [35] [36] [37]

- Модификация поверхностного слоя непроводящей детали путем нанесения проводящего покрытия (вспомогательного электрода) толщиной ~ 20 мкм, которое могло бы стать усилителем электроэрозионной обработки непроводящей керамики. [38] [39] [40]

Второй подход менее затратен, может иметь высокий уровень технологической адаптации к условиям реального машиностроительного производства и способен давать положительные результаты в больших масштабах. В первую очередь, эти выводы связаны с благоприятными технологическими условиями спекания однофазной нанокерамики из относительно невысокой стоимости ZrO 2 и Al 2 O 3 или других керамических нанопорошков по сравнению со стоимостью наноразмерных модифицированных электропроводящих фаз ( например, графен, оксид графена). Другая причина - относительно невысокая стоимость материалов для изготовления профильного инструмента для электроэрозионной обработки.

Конструктивно-технологические особенности изделия позволяют вывести на новый производственный уровень применение сверхтвердых материалов, таких как нанокерамика на основе ZrO 2 и Al 2 O 3 . Это способствует их распространению в промышленности для создания нового класса износостойких деталей, которые способны работать при экстремальных рабочих нагрузках без потери своих характеристик. Это чрезвычайно важно при решении задач перехода к передовой интеллектуальной продукции, новым материалам и методам.

См. Также [ править ]

  • Электрохимическая обработка

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Jameson 2001 , p. 1.
  2. Перейти ↑ Jameson 2001 , p. 8.
  3. ^ Лазаренко, БР; Михайлов, В.В.; Гитлевич, А.Е .; Верхотуров А.Д .; Анфимов И.С. «Распределение элементов в поверхностных слоях при электроискровом легировании. (Распределение элементов в поверхностных слоях при электроискровом легировании)». Прибой. Англ. Прил. Электрохим. (Электронная обработка материалов) . 1977, 3: 28–33.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  4. ^ Лазаренко, БР; Дураджи, ВН; Брянцев И.В. «Влияние включения дополнительной индуктивности на характеристики анодных и катодных процессов». Прибой. Англ. Прил. Электрохим. (Электронная обработка материалов) . 1979, 5: 8–13.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ Лазаренко, БР; Лазаренко Н.И. Электроискровая обработка металлов в воде и электролитах. (Электроискровая обработка металлов в воде и электролитах). Прибой. Англ. Прил. Электрохим. (Электронная обработка материалов) . 1980, 1: 5–8.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ Крар, Стивен Ф .; Гилл, Артур Р. (2003). Изучение передовых производственных технологий (1-е изд.). Промышленная пресса. п. 6.2.1. ISBN 0831131500.
  7. Перейти ↑ Jameson 2001 , pp. 10–12.
  8. ^ Dulebohn, «Tracer контролируемой обработки электрически индуцированной эрозии», патент США 3614372 , поданной 4 декабря 1969 года, выдано 19 октября 1971.
  9. Перейти ↑ Jameson 2001 , pp. 12–17.
  10. ^ Б с Роджерс, Barry (2018), "Замечательным Способности Wire EDM" , TechSpex , извлекаются 2018-05-21 .
  11. ^ Mohri, N .; Fukuzawa, Y .; Tani, T .; Saito, N .; Фурутани, К. (1996). «Вспомогательный электродный метод обработки изоляционной керамики». CIRP Annals - Технология производства . 45 : 201–204. DOI : 10.1016 / S0007-8506 (07) 63047-9 .
  12. ^ Лю, YH; Ли, XP; Ji, RJ; Ю, ЛЛ; Чжан, ВЧ; Ли, QY (2008). «Влияние технологического параметра на производительность процесса электроэрозионного фрезерования изоляционной керамики Al2O3». Журнал технологий обработки материалов . 208 (1–3): 245–250. DOI : 10.1016 / j.jmatprotec.2007.12.143 .
  13. ^ Морган, CJ; Валланс, RR; Марш, ER (2004). «Микрообработка стекла с помощью инструментов из поликристаллического алмаза, сформированных с помощью микроэлектроэрозионной обработки». Журнал микромеханики и микротехники . 14 (12): 1687. Bibcode : 2004JMiMi..14.1687M . DOI : 10.1088 / / 0960-1317 / 14/013 12 .
  14. ^ Маккарти, Уиллард Дж. И МакГео, Джозеф А. «Станок» . Британская энциклопедия
  15. ^ a b c d Descoeudres, Антуан (2006). Характеристика плазмы для электроэрозионной обработки . Это EPFL , № 3542.
  16. ^ Weng, FT; Шю, РФ; Сюй, CS (2003). «Изготовление микроэлектродов методом многоэрозионного шлифования». Журнал технологий обработки материалов . 140 (1–3): 332–334. DOI : 10.1016 / S0924-0136 (03) 00748-9 .
  17. ^ Narasimhan, J .; Yu, Z .; Раджуркар, КП (2005). «Компенсация износа инструмента и создание траектории в микро- и макроэлектроэрозионной обработке». Журнал производственных процессов . 7 : 75–82. DOI : 10.1016 / S1526-6125 (05) 70084-0 .
  18. ^ Koelsch, Джеймс (октябрь 2009). «EDM: изменяющийся конкурентный расчет», « Технологии производства» , Общество инженеров-технологов.
  19. ^ Хан, Ф .; Chen, L .; Ю, Д .; Чжоу, X. (2006). «Базовая проработка генератора импульсов для микроЭДМ». Международный журнал передовых производственных технологий . 33 (5-6): 474. DOI : 10.1007 / s00170-006-0483-9 . S2CID 110776709 . 
  20. ^ a b c d e Ferri, C .; Иванов, А .; Петрелли, А. (2008). «Электрические измерения в µ-EDM» (PDF) . Журнал микромеханики и микротехники . 18 (8): 085007. Bibcode : 2008JMiMi..18h5007F . DOI : 10.1088 / 0960-1317 / 18/8/085007 .
  21. ^ Ван Дейк, Франс (1973). Физико-математический анализ процесса электроэрозионной обработки . Кандидатская диссертация Католикского университета в Лёвене.
  22. ^ а б Дибитонто, ДД; Юбэнк, PT; Пател, MR; Барруфет, Массачусетс (1989). «Теоретические модели процесса электроэрозионной обработки. I. Простая модель катодной эрозии». Журнал прикладной физики . 66 (9): 4095. Bibcode : 1989JAP .... 66.4095D . DOI : 10.1063 / 1.343994 .
  23. ^ a b Патель, MR; Barrufet, MA; Юбэнк, PT; Дибитонто, DD (1989). «Теоретические модели процесса электроэрозионной обработки. II. Модель эрозии анода». Журнал прикладной физики . 66 (9): 4104. Bibcode : 1989JAP .... 66.4104P . DOI : 10.1063 / 1.343995 .
  24. ^ а б Юбэнк, PT; Пател, MR; Barrufet, MA; Бозкурт, Б. (1993). «Теоретические модели процесса электроэрозионной обработки. III. Цилиндрическая плазменная модель переменной массы». Журнал прикладной физики . 73 (11): 7900. Bibcode : 1993JAP .... 73.7900E . DOI : 10.1063 / 1.353942 .
  25. ^ Сингх, А .; Гош, А. (1999). «Термоэлектрическая модель снятия материала при электроэрозионной обработке». Международный журнал станков и производства . 39 (4): 669. DOI : 10.1016 / S0890-6955 (98) 00047-9 .
  26. ^ Vishal Kumar Jaiswal (2018) Обзор литературы по электроэрозионной обработке (EDM). "Международный журнал научных исследований и разработок 6.5 (2018): 239-241, IJSRD http://www.ijsrd.com/articles/IJSRDV6I50198.pdf
  27. ^ Bilstein, Роджер Е. (1999). Этапы полета к Сатурну: технологическая история ракеты-носителя "Аполлон / Сатурн" (NASA-SP4206) . ДИАНА Паблишинг. п. 145 . ISBN 9780788181863.
  28. ^ а б в г д Джеймсон 2001 .
  29. ^ Семон, Г. (1975). Практическое руководство по электроэрозионной обработке, 2-е изд . Ателье Шармилль, Женева.
  30. ^ Тодд, Роберт Х .; Аллен, Делл К .; Альтинг, Лео (1994). Справочное руководство по производственным процессам . Industrial Press Inc., стр. 175–179. ISBN 0-8311-3049-0.
  31. ^ ОБРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РАЗРЯДОМ (EDM) . header.com
  32. ^ Kucukturk, G .; Когун, К. (2010). «Новый метод обработки электрически непроводящих деталей с использованием техники электроэрозионной обработки». Машиностроение и технологии . 14 (2): 189. DOI : 10,1080 / 10910344.2010.500497 . S2CID 138552270 .  (2010).
  33. ^ Григорьев, Сергей Н .; Козочкин, Михаил П .; Порватов, Артур Н .; Волосова, Марина А .; Окунькова, Анна Андреевна (октябрь 2019 г.). «Электроэрозионная обработка керамических нанокомпозитов: явления сублимации и адаптивное управление» . Гелион . 5 (10): e02629. DOI : 10.1016 / j.heliyon.2019.e02629 . PMC 6820104 . PMID 31687496 .  
  34. ^ Григорьев, Сергей Н .; Волосова, Марина А .; Окунькова, Анна А .; Федоров, Сергей В .; Хамди, Халед; Подрабинник, Павел А .; Пивкин, Петр М .; Козочкин, Михаил П .; Порватов, Артур Н. (21.09.2020). «Электроэрозионная обработка оксидных нанокомпозитов: наномодификация поверхностных и подповерхностных слоев» . Журнал производства и обработки материалов . 4 (3): 96. DOI : 10,3390 / jmmp4030096 . ISSN 2504-4494 . 
  35. ^ Hanzel, Ондрей; Сингх, Мейнам Аннебушан; Марла, Дипак; Седлак, Ричард; Шайгалик, Павол (01.07.2019). «Проволока из карбида кремния, обрабатываемого электроэрозионной обработкой, с ЗНЧ и ОГ в качестве электропроводящего наполнителя» . Журнал Европейского керамического общества . 39 (8): 2626–2633. DOI : 10.1016 / j.jeurceramsoc.2019.03.012 . ISSN 0955-2219 . 
  36. ^ Гордеев, Ю. Я.; Абкарян А.К .; Суровцев, А.В.; Лепешев А.А. (январь 2019). «Исследование особенностей структурообразования и свойств порошковых псевдосплавов на основе меди, модифицированных добавками наночастиц ZnO и TiN» . Российский журнал цветных металлов . 60 (1): 68–75. DOI : 10.3103 / S1067821219010048 . ISSN 1067-8212 . 
  37. ^ Григорьев, Сергей; Волосова, Марина; Перетягин, Павел; Селезнев, Антон; Окунькова, Анна; Смирнов, Антон (26.11.2018). «Влияние добавки TiC на механические и электрические свойства керамики Al2O3» . Прикладные науки . 8 (12): 2385. DOI : 10,3390 / app8122385 . ISSN 2076-3417 . 
  38. ^ Волосова, Марина А .; Окунькова, Анна А .; Федоров, Сергей В .; Хамди, Халед; Михайлова, Мария А. (28.05.2020). «Электроэрозионная обработка непроводящей керамики: сочетание материалов» . Технологии . 8 (2): 32. DOI : 10.3390 / technologies8020032 . ISSN 2227-7080 . 
  39. ^ Лэй, Цзяньго; У, Сяоюй; Ван, Чжэньлун; Сюй, Бен; Чжу, Ликуань; Ву, Вэнь (сентябрь 2019 г.). «Электроэрозионная обработка микроканавок пластинчатыми дисковыми электродами из фольги Cu и Sn». Журнал технологий обработки материалов . 271 : 455–462. DOI : 10.1016 / j.jmatprotec.2019.04.024 .
  40. ^ Араб, Julfekar; Мишра, Дилип Кумар; Канноджиа, Хариндра Кумар; Адхале, Пратик; Диксит, Прадип (сентябрь 2019 г.). «Изготовление множества сквозных отверстий в непроводящих материалах с помощью электрохимической разрядной обработки для упаковки RF MEMS». Журнал технологий обработки материалов . 271 : 542–553. DOI : 10.1016 / j.jmatprotec.2019.04.032 .

Библиография [ править ]

Джеймсон, ЕС (2001). Электроэрозионная обработка . SME. ISBN 978-0-87263-521-0. Архивировано из оригинала на 2011-09-28.

Внешние ссылки [ править ]

  • Новая технология обнаружения дуги для высокоэффективной электроразрядной обработки
  • Инженерный дизайн для электроэрозионной обработки