WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Московский государственный институт электроники и математики (Технический университет) Кафедра: «Технологические системы электроники» ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАБОТЫ УСТАНОВКИ ДЛЯ ВЫРЕЗНОЙ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ Методические указания к лабораторным работам по курсу «Технология и оборудование электрофизических методов обработки» Лабораторная работа №1 Москва 2007 2 Составитель канд. техн. наук Б.Л. Овсянников УДК 621 Изучение устройства и работы установки для вырезной электроэрозионной обработки:

Метод указания к лаб. работам по курсу:

«Технология и оборудование электрофизических методов обработки» / Мос. гос. ин-т электроники и математики; Сост.

Б.Л. Овсянников. М., 2007. 20с.

Ил. 10. Библиогр.: 3 назв.

Дано краткое теоретическое введение в физические основы электроэрозионной обработки, приведено описание установки, методики проведения лабораторной работы и оформление результатов.

Для студентов IV курсов ЭТ и технологических факультетов, изучающих технологию электрофизических методов обработки.

ISBN 5-230-16273-2 http://fe.miem.edu.ru 3 Оглавление 1. Список сокращений………………………………………...

2. Аннотация…………………………………………………...

3. Описание процесса ВЭЭО………………………………….

4. Описание установки………………………………………...

5. Работа на электроэрозионной установке…………………..

6. Порядок выполнения работы……………………………….

7. Контрольные вопросы…………………………………….....

8. Список литературы…………………………………………………… 1. Список сокращений:

ЭЭ – Электрическая эрозия, электроэрозионный;

ЭЭО - Электроэрозионная Обработка;

ЭИ - Электрод Инструмент;

ЭД - Электрод Деталь;

ДС - Диэлектрическая среда;

МЭП - Межэлектродный Промежуток;

КПЭЭО - Копировально-Прошивочная Электроэрозионная Обработка;

ВЭЭО - Вырезная Электроэрозионная Обработка;

ЧПУ - Числовое программное управление;

КЗ - Короткое Замыкание;

ШД - Шаговый Двигатель;

ИТ - Импульсный Трансформатор;

БУШД - Блок Управления ШД;

БОС - Блок Обратной Связи.

2. Аннотация Настоящая лабораторная работа предназначена для ознакомления студентов с устройством и работой электроэрозионной установки и технологической операцией электроэрозионного резания электродом проволокой. Работа содержит описание процесса ВЭЭО, краткое описание ЭЭ установки, способов задания режимов обработки и настройки ЭЭ станка.

http://fe.miem.edu.ru 3.Описание процесса ВЭЭО Электроэрозионная обработка (ЭЭО) - это процесс формообразования детали под действием последовательности импульсных электрических (искровых) разрядов. Для реализации процесса ЭЭО необходимо наличие двух токопроводящих электродов - электрода инструмента (ЭИ) и электрода детали (ЭД), к которым подключен источник электрической энергии. Электроды погружены в жидкую диэлектрическую среду (ДС), как показано на рис.Рис.1.

Если расстояние между электродами удовлетворяет неравенству:

U h, (1) Eгде h - расстояние между электродами, мкм;

U - напряжение, приложенное к электродам, B;

E0 - диэлектрическая прочность среды, В/мкм;

то в некоторой локальной области межэлектродного пространства, соответствующей минимуму электрического сопротивления, происходит нарушение диэлектрических свойств жидкости и начинает развиваться электрический разряд. Последовательные стадии развития этого разряда показаны на рис.2:

http://fe.miem.edu.ru а) б) в) г) д) е) Рис.На стадиях а), б), в) происходит формирование канала разряда, заполненного ионизованным газом (плазмой), обладающим очень низким электрическим сопротивлением. На стадии г), вследствие низкого сопротивления канала разряда, происходит его дальнейшее развитие - увеличивается диаметр канала, возрастает энергия отрицательно заряженных электронов и положительных ионов плазмы, причем на этой стадии электроны успевают «разогреться» значительно сильнее ионов.

Электроны и ионы бомбардируют поверхности электродов, что приводит к их разогреву и плавлению, а при определенных условиях и испарению.

Вокруг канала разряда образуется полость, заполненная парами ДС и материала электродов, и уже на этой стадии происходит выброс расплава с поверхности электродов в межэлектродный промежуток (МЭП). Источник электрической энергии устроен так, что на этой стадии прекращается протекание тока через канал. На стадии д), расширение газового пузыря продолжается по инерции, и завершается выброс расплава с поверхности электродов е).

а) б) рис http://fe.miem.edu.ru В результате на поверхностях электродов образуются лунки, причем лунка, образовавшаяся на аноде, в 1.5 - 2 раза больше, чем на катоде.

Фотографии единичной лунки и её профилограммы показаны на рис.3 а) и 3 б) соответственно.

Примерный вид сечения лунки и её характерные размеры показан на рис.4.

где Dm диаметр лунки с валиком DЛ диаметр лунки B ширина валика hD высота валика hЛ глубина лунки Рис.4.

Глубина лунки лежит в пределах – 5-20 мкм, диаметр 50-200 мкм в зависимости от режима обработки.

Объем материала, удаленного с поверхности электрода в результате действия единичного разряда, определяется:

- долей энергии разряда, которая пошла на разогрев, плавление и испарение материала электродов;

- теплофизическими характеристиками материала электродов.

При этом механические свойства материалов слабо влияют на их обрабатываемость.

Основная доля энергии, выделяющейся на поверхности электрода, идет на ее разогрев до температуры плавления, поэтому при прочих равных условиях объем лунки будет тем больше, чем ниже температура плавления материала.



Процесс обработки организован таким образом, что электрические http://fe.miem.edu.ru разряды следуют с некоторой частотой, и лунки постепенно покрывают всю поверхность электродов в области взаимодействия, определяемой неравенством (1). При этом расстояние между электродами возрастает, и для поддержания процесса необходимо их постоянно сближать. В противном случае процесс ЭЭО прекращается лишь только перестает выполняться выражение (1).

Основными характеристиками процесса ЭЭО являются:

- производительность;

- точность;

- шероховатость обрабатываемой поверхности;

- толщина измененного под действием перепадов температуры поверхностного слоя детали.

Производительность в общем случае определяется как скорость разрушения объема материала и измеряется в [мм3/мин]. Исследование физических закономерностей и технологических характеристик процесса ЭЭО [1,2] показали, что объем единичной лунки при прочих равных условиях прямо пропорционален энергии разряда и, следовательно, производительность процесса ЭЭО пропорциональна средней мощности электрических разрядов, создаваемых источником электрической энергии в МЭП.

Рельеф поверхности электродов при ЭЭО формируется в результате наложения лунок, образовавшихся под действием единичных разрядов, и определяется объемом и формой этих лунок.

Зависимость шероховатости RZ от энергии разряда при прочих равных условиях имеет следующий вид:

RZ = K WP, (2) где:

- WP - энергия разряда;

- K - коэффициент, зависящий от материала детали.

Толщина измененного слоя также пропорциональна энергии разряда при прочих равных условиях.

Процесс ЭЭО реализуется на практике в двух основных технологических вариантах – копировально-прошивочный ЭЭО (КПЭЭО) и электроэрозионного резания электродом-проволокой или вырезной ЭЭО (ВЭЭО).

При КПЭЭО электрод - инструмент имеет форму отверстия или полости, которые необходимо выполнить в заготовке, и в процессе ЭЭО электрод - деталь (ЭД) постепенно повторяет форму ЭИ. Электрод - http://fe.miem.edu.ru инструмент при этом перемещают в основном поступательно.

При электроэрозионном резании электрод - инструмент представляет собой проволоку диаметром 0.1 - 0.3 мм. Проволока растянута на специальном приспособлении – скобе. Скоба в процессе обработки перемещается в пространстве по отношению к обрабатываемой детали по сложной траектории, при этом осуществляется резание заготовки подобно вырезанию лобзиком, как показано на рис.5.

Так как в процессе ЭЭО ЭИ так же как и ЭД подвергается разрушению, то электрод - проволока перематывается с некоторой скоростью с помощью специальной системы перемотки. Таким образом, резание осуществляется постоянно обновляемым электродом.

При ВЭЭО производительность обработки определяется как скорость обработки боковой поверхности детали. При этом имеют место следующие соотношения:

VV VS = ;

H (4) VS VL = B где:

-VS – производительность резания, мм2/мин;

-VV – скорость объемного разрушения, мм3/мин;

-VL – линейная скорость перемещения электрода-инструмента, мм/мин;

- B – толщина детали, мм;

- H – ширина прорезаемого паза, мм.

Производительность ВЭЭО определяется выбранным режимом обработки и по ней всегда может быть определена требуемая линейная скорость перемещения ЭИ по формулам (4).

Следует подчеркнуть, что в процессе обработки электроды не соприкасаются. Между электродом-проволокой и обрабатываемой деталью с помощью системы управления поддерживается некоторый зазор. В результате ширина прорезаемого паза оказывается несколько больше диаметра проволоки. Вид прорезаемого паза в плоскости, перпендикулярной направлению перемотки, показан на рис.6.

Ширина паза определяется следующей формулой:

H = D + 2L, (3) где Н - ширина паза;

D - диаметр проволоки;

L - величина бокового зазора.

http://fe.miem.edu.ru Рис.5. Рис.6.

Перемещение электрода-проволоки в пространстве осуществляется с помощью координатного стола ЭЭ станка и системы числового программного управления (ЧПУ) по заранее заданной траектории.

Траектория перемещения ЭИ определяется по чертежу детали и описывается специальным образом в виде программы для ЧПУ. При описании траектории перемещения ЭИ сам ЭИ представляет собой точку - центр сечения электрода-проволоки, плоскостью, перпендикулярный направлению перемотки (рис. 6). Если траектория перемещения ЭИ будет совпадать с контуром детали, то реальные размеры детали будут отличаться от заданных из-за конечной ширины прорезаемого паза.

4. Описание установки.

Лабораторная работа проводится на установке модели А.207.83.

Установка включает три подсистемы.

1. Электроэрозионный станок.

2. Генератор импульсов.

3. Систему числового программного управления.

Рассмотрим последовательно каждую из подсистем.

4.1 Электроэрозионный станок.

Электроэрозионный станок состоит из следующих основных частей.

1. Координатного стола.

2. Скобы.

http://fe.miem.edu.ru 3. Системы перемотки проволочного ЭИ.

4. Неподвижного стола для крепления детали.

5. Системы подачи диэлектрической среды в зону обработки.

4.1.1. Координатный стол обеспечивает перемещение инструмента вдоль взаимно перпендикулярных осей: - X и Y. Величины перемещений составляют по 250 мм вдоль каждой оси. Перемещения координатного стола осуществляются с помощью пары винт - гайка. Шаг ходового винта выбран так, что один оборот винта соответствует 1мм перемещения гайки. Вращение ходовых винтов осуществляется с помощью шаговых двигателей ШД-5. Шаговые двигатели передают вращение на ходовые винты через редукторы. Величина редукции выбрана так, что один шаг ШД (угловое перемещение 1,5 град) соответствует перемещению координатного стола на 1 микрометр.





4.1.2 Скоба служит для фиксации проволочного ЭИ, крепится к координатному столу и состоит из неподвижной вертикальной штанги и двух (фиксируемых на ней с помощью винтов) подвижных реек - полу скоб. Взаимное расположение реек определяет длину рабочего участка проволочного ЭИ. На концах реек расположены керамические направляющие ЭИ и роликовые токоподводы. На конце верхней рейки расположены регулировочные винты, с помощью которых устанавливается параллельность проволочного ЭИ и одной из плоскостей детали.

4.1.3 Система перемотки служит для перемотки и натяжения проволочного ЭИ и состоит из двух катушек, приёмной и передающей, и двух двигателей. Один двигатель вращает приёмную катушку, скорость вращения может регулироваться. Второй двигатель в заторможенном состоянии задаёт момент натяжения в направлении, противоположном перемотке ЭИ. Момент натяжения также может регулироваться. Ручки регулировки скорости перемотки и натяжения выведены на панель управления станка. Система перемотки и натяжения вместе со скобой крепятся к координатному столу и электрически изолированы от корпуса станка. К скобе с помощью специальной шины присоединяется отрицательный вывод генератора импульсов.

4.1.4 Неподвижный стол для крепления детали конструктивно является частью единственного витка вторичной обмотки импульсного трансформатора, являющегося нагрузкой генератора импульсов. Стол снабжён регулировочными винтами для точной выверки параллельности одной из плоскостей детали и координатных перемещений.

4.1.5 Система подачи диэлектрической среды в зону обработки представляет собой ванну, заполняемую водопроводной водой. Ванна имеет слив и может подниматься и опускаться с помощью специального механизма и электродвигателя. Органы управления двигателем выведены http://fe.miem.edu.ru на панель управления станка.

4.2. Генератор импульсов.

Генератор импульсов установки А.207.83 является генератором с независимым возбуждением. В качестве коммутирующего элемента используется водородный тиратрон. Упрощенная электрическая схема генератора приведена на рис.7.

Рис.7.

1-МЭП;

2-импульсый трансформатор ИП;

3-накопительная емкость;

4-водородный тиратрон;

5-задающий генератор;

6-регулируемый источник питания;

7-зарядный дроссель.

а) б) рис.Особенностью данного генератора импульсов является подключение нагрузки (МЭП) через импульсный трансформатор (ИТ). Благодаря наличию ИТ в выходном напряжении отсутствует постоянная http://fe.miem.edu.ru составляющая. Положительная и отрицательная полуволны выходного напряжения равны по площади, и среднее напряжение на МЭП равно нулю. Подобная форма напряжения не вызывает электролиза при использовании в качестве диэлектрической среды слабых электролитов, в частности, водопроводной воды.

В качестве задающего генератора в схеме применён блокинггенератор. Блокинг-генератор вырабатывает тактовые импульсы, поступающие на управляющую сетку водородного тиратрона. При поступлении импульса на сетку тиратрон переходит в проводящее состояние за несколько десятков наносекунд, и накопительный конденсатор разряжается через первичную обмотку импульсного трансформатора за время 1-3 микросекунды. Как только напряжение на накопительном конденсаторе снизится до некоторого порогового значения, тиратрон гаснет и вновь переходит в непроводящее состояние.

В паузе между тактовыми импульсами накопительный конденсатор заряжается от регулируемого источника напряжения через зарядный дроссель и первичную обмотку импульсного трансформатора.

На рис.8а показана эквивалентная схема заряда накопительной емкости. На рис.8б показана эквивалентная схема разряда накопительной емкости через первичную обмотку накопительного трансформатора.

Параметры схемы выбраны так, что напряжение на накопительной ёмкости достигает удвоенного напряжения источника и в этот момент на сетку тиратрона подаётся поджигающий импульс. Таким образом, тактовая частота в этой схеме не может быть произвольной и зависит от параметров схемы. Величина накопительной ёмкости и соответствующая ей частота импульсов могут изменяться с помощью переключателя режимов, выведенного на переднюю панель генератора.

Режим 1 - ёмкость - 1,1 нФ, частота - 20кГц, Режим 2 - ёмкость - 2,2 нФ, частота - 18кГц, Режим 3 - ёмкость - 4,4 нФ, частота - 11кГц.

Истинное значение напряжения, до которого заряжается накопительный конденсатор, контролируется прибором, установленным на передней панели генератора. Величина этого напряжения устанавливается автотрансформатором с помощью органов управления, выведенных на переднюю панель генератора.

Измерение импульсов тока осуществляется с помощью трансформатора тока – ТТ. Схема подключения ТТ и измерения импульсов тока показана на рис.10. Схема измерения представляет собой пиковый детектор, состоящий из диода D и конденсатора C. Вход http://fe.miem.edu.ru пикового детектора подключен к ТТ, а выход к вольтметру V. На выходе пикового детектора наблюдается огибающая амплитуды импульсов тока.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.