Kako rešiti pojav nestabilne razelektritve obdelovalnih strojev z električno razelektritvijo med obdelavo

Stabilnost razelektritve v obdelovalnih strojih z elektroerozijo med obdelavo neposredno vpliva na kakovost in učinkovitost obdelave ter je eden od pomembnih kazalcev za merjenje učinkovitosti celotnega obdelovalnega procesa. Zato je to vedno skrbelo inženirje elektroerozijske strojne tehnike in kako doseči visoko stabilnost elektroerozijske obdelave je tudi vroča raziskovalna in raziskovalna tema na trenutnem področju elektroerozijske obdelave. V nadaljevanju bom na podlagi svojih dolgoletnih izkušenj pri elektroerozijski obdelavi razložil pojav nestabilne razelektritve med obdelavo, analiziral vzroke zanjo in predlagal nekaj ukrepov za izboljšanje.
1. Pregled razelektritvenega mehanizma elektroeroznih obdelovalnih strojev pri strojni obdelavi.
Obdelava z električnim praznjenjem je sestavljena iz številnih mikroskopskih procesov praznjenja z enim impulzom. Običajni proces praznjenja z enim impulzom vključuje ionizacijo in razpad medija med obema poloma, ki tvorita kanal za praznjenje. Trenutna visoka temperatura v izpustnem kanalu povzroči uplinjanje in razpokanje delovne tekočine, taljenje in uplinjanje kovinskih materialov, trenutni visok tlak pa povzroči, da se obdelovalni odrezki vržejo v delovno tekočino. S spojitvijo impulzne razelektritve je medij med obema poloma podvržen deionizaciji, obnavljanju izolacije in kompleksnemu procesu. Osnovno stanje vsake impulzne razelektritve v razelektritveni reži med elektroerozijskim strojem se imenuje stanje razelektritve. Obstaja pet vrst stanj razelektritve: odprto vezje, iskričasta razelektritev, prehodna obločna razelektritev, obločna razelektritev in kratek stik. Pri dejanski obdelavi se izmenično in verjetnostno pojavljajo različna stanja praznjenja. Da bi dosegli stabilno obdelavo z električnim praznjenjem, je treba zmanjšati nenormalna stanja praznjenja pri impulznem praznjenju in zagotoviti učinkovit cikel procesa praznjenja z enim impulzom.
2. Ocena stabilnosti elektroerozijske obdelave in njen vpliv.
Obstaja vrsta izpeljanih pojavov pri strojni obdelavi z električnim praznjenjem in skozi zunanje manifestacije med procesom obdelave je mogoče razumeti stabilnost obdelave in odkriti nenormalna stanja praznjenja. Pri normalni obdelavi je opažena barva iskre običajno modro bela z rdečo barvo plamena, iskra pa je majhna in enotna. Površina obdelovalne tekočine oddaja brezdimne majhne mehurčke, zvok isker pa je jasen in neprekinjen. Tok in voltmeter obdelovalnega stroja redno nihata, indikator servo številčnice pa se podaja s konstantno hitrostjo. Čas praznjenja in dvigovanje orodja med obdelavo se redno nadaljujeta. Vrednost zaznavanja globine obdelovalnega stroja kaže stabilno napredovanje. Nasprotno, ko je razelektritev med obdelavo koncentrirana na enem mestu, je barva iskre svetlo rdeča, raven tekočine oddaja bel dim in velike mehurčke, zvok eksplozije iskre je nizek in dolgočasen, kazalec toka in voltmetra močno zanihata , in pojav nestabilnega praznjenja ostrega skoka servo mehanizma je mogoče oceniti kot možnost praznjenja obloka, ki pogosto povzroči, da elektroda in obdelovanec tvorita ogljik in gorita. Prehodna obločna razelektritev je med obdelavo nekoliko slabša od normalnega stanja iskre. Pokazalo se je, da je zvok praznjenja neenakomeren, ustvarjeni mehurčki so večji od tistih med običajnim praznjenjem, tok in voltmeter imata očitna nihanja, praznjenje za kratek čas med obdelavo in pogosto dviganje orodja. Vrednost zaznavanja globine močno niha naprej in nazaj, kar kaže vzorec povratnega potovanja nazaj. Prehodna obločna razelektritev se pogosto pojavi pri natančni obdelavi in ​​njegova destruktivna moč je razmeroma majhna, vendar se zlahka pretvori v obločno razelektritev. Dovoljena je občasna praznjenje brez obremenitve (odprt tokokrog) in kratek stik med obdelavo. Med praznjenjem v prostem teku je na iskrišču napetost večja od 50 V, vendar tok skozi njega ne teče. Ampermeter ne prikazuje kratkega stika, razelektritvena reža pa je neposredno povezana s kratkim stikom. Ko je reža v kratkem stiku, je tok visok, vendar je napetost na obeh koncih reže majhna. Kratki stiki lahko zlahka poškodujejo elektrodo, pogosti kratki stiki pa lahko lokalno povzročijo napake na obdelovancu in elektrodi. Praznjenje brez obremenitve in kratek stik ne vplivata na erozijo in obdelavo obdelovanca, kar vpliva na hitrost obdelave. Na podlagi stabilnega stanja med obdelavo je mogoče določiti stanje praznjenja strojne obdelave. Kot smo že omenili, pojav nestabilnega praznjenja moti normalno praznjenje iskre in se lahko zlahka spremeni v nenormalno stanje praznjenja. Nestabilna razelektritev tudi znatno zmanjša hitrost obdelave, kar povzroči neenakomerno hrapavost površine in celo resne težave s kakovostjo površine. Povzroča pojav površinskih napak na elektrodi. Neenakomerna iskrišča v nestabilnem stanju praznjenja otežujejo natančno kontrolo velikosti obdelave in vplivajo na natančnost obdelave. Vidimo lahko, da je zagotavljanje stabilnega praznjenja med strojno obdelavo zelo pomembno za strojno obdelavo.
3. Razlogi za nestabilen pretok in ukrepi za izboljšanje.
(1) Strojna orodja z električnim praznjenjem s slabo zmogljivostjo praznjenja med obdelavo pogosto doživljajo nestabilno praznjenje. Obdelava z električnim praznjenjem je v glavnem odvisna od dobre obdelovalne zmogljivosti obdelovalnih strojev za dokončanje obdelave. Visokokakovostna strojna orodja z električnim praznjenjem so opremljena z različnimi impulznimi izhodnimi vezji, vreteno pa ima servo lastnosti visoke hitrosti in odziva, ki lahko izpolnjujejo zahteve visoke stabilnosti in visokokakovostne obdelave med obdelavo. Če je obdelovalna zmogljivost obdelovalnega stroja slaba, se med obdelavo pogosto pojavi nenadzorovana nestabilnost praznjenja, ki resno vpliva na kakovost obdelave. Delovna zmogljivost impulznega napajanja obdelovalnega stroja in nenormalnost servo podajalnega sistema obdelovalnega stroja sta glavna razloga za pogost pojav nestabilnosti praznjenja pri obdelavi, ki jo povzročajo inherentni razlogi obdelovalnega stroja z električnim praznjenjem. Če je valovna oblika impulznega napajanja strojnega orodja nenormalna, obdelava ne more potekati stabilno. Da bi dosegli stabilno obdelavo s praznjenjem, je treba zahtevati, da impulzno napajanje obdelovalnega stroja oddaja vrsto benignih impulzov, deluje stabilno in zanesljivo ter je brez zunanjih motenj. Servo podajalni sistem obdelovalnega stroja mora imeti visoko občutljivost in mora biti sposoben natančno zaznati iskrišče v stanju praznjenja, se samodejno prilagoditi nenormalnemu praznjenju ter čim bolj zmanjšati prilagoditev in zamik. Zaradi zapletenosti vprašanj, povezanih z neobičajnim delovanjem obdelovalnega stroja, bi se morali uporabniki nemudoma obrniti na oddelek za vzdrževanje obdelovalnih strojev, potem ko potrdijo, da gre za težavo v obdelovalnem stroju, in zahtevati strokovno osebje za popravilo in odpravljanje težav.
(2) Nepravilna nastavitev električnih parametrov negativno vpliva na stabilnost praznjenja. Nepravilna uporaba električnih parametrov je glavni razlog za nestabilno praznjenje. Električni standard v glavnem sestavljajo trije glavni električni parametri: tok, impulzna širina in impulzna vrzel. Uporaba prevelikega toka, širine impulza in vrzeli med impulzi je glavni razlog za nestabilno praznjenje, ki ga povzroča nerazumna prilagoditev električnih parametrov. Trije morajo biti posebej nastavljeni in izbrani glede na stabilnost med obdelavo in zahteve indikatorjev procesa obdelave. V primeru nestabilnega praznjenja je treba najprej povečati impulzno vrzel, kar lahko zagotovi deionizacijo med obdelavo, izboljša pogoje odstranjevanja ostružkov in ima majhen vpliv na indikatorje procesa. Drugič, razmislite o zmanjšanju širine impulza. Če je širina impulza prevelika, bo med obdelavo kratkoročno preveč časov praznjenja in med obdelavo ne bo časa za deionizacijo, kar lahko zlahka privede do gorenja obloka. Med obdelavo so pomembni tudi drugi parametri. Parametri, kot so hitrost dviganja, čas praznjenja in višina dviga, ki neposredno vplivajo na učinek odstranjevanja odrezkov. V primeru nestabilnega praznjenja je treba pospešiti hitrost dviga noža, skrajšati čas praznjenja in povečati višino dviga noža. Pri obravnavanju električnih parametrov je treba posebno pozornost nameniti razliki v stabilnosti praznjenja med grobo in natančno obdelavo. Pri grobi obdelavi je zaradi visoke energije praznjenja, velikega iskrišča in dobrega učinka odstranjevanja odrezkov pogosto mogoče doseči relativno stabilno obdelavo, medtem ko je pri precizni obdelavi ravno nasprotno, kar je nagnjeno k nestabilnemu praznjenju. Zato je treba za natančno obdelavo izvajati poseben nadzor. Polarnost obdelave mora biti pravilna. Če se pri običajni obdelavi pomotoma uporabi negativna polarnost (elektroda je negativna), lahko pride do nestabilne razelektritve in obdelave ni mogoče nadaljevati. Zato je treba spremeniti polarnost obdelave.
(3) Pojav nestabilnega izpusta, ki ga povzroča neustrezna obdelava tekočine in težave s kakovostjo med obdelavo. Obdelava z električnim praznjenjem se izvaja v mediju delovne tekočine. Izolacijska zmogljivost delovne tekočine igra deionizacijsko vlogo v procesu impulznega praznjenja, pospešuje hlajenje elektrode in obdelovanca med obdelavo ter suspendira in odvaja produkte korozije iz razelektritvene reže. Pri strojni obdelavi z električnim praznjenjem se za odstranjevanje odrezkov pogosto uporabljajo metode izpiranja in tekočinske ekstrakcije, da se prepreči praznjenje obloka in zagotovi stabilna obdelava. Vendar lahko nepravilne metode obdelave tekočine vplivajo tudi na stabilnost izpusta. Prevelik tlak izpiranja in črpanja bo otežil oblikovanje izpustnih kanalov in povzročil nestabilno delno praznjenje, zlasti pri končni obdelavi. Tlak izpiranja in črpanja je mogoče nadzorovati v kritičnem območju tlaka blizu stabilne obdelave. Nepravilna smer izpiranja olja lahko privede do kopičenja obdelovalnih ostružkov in nastanka nestabilnega izpusta, zlahka pa se tvorijo ogljikove usedline. Na splošno se uporablja olje za izpiranje proti območju odprtine, medtem ko se olje zliva navzdol za območje slepega dna. Čeprav lahko izpiranje in črpanje oljne obdelave učinkovito odvaja obdelovalne ostružke in izboljša stabilnost odvajanja, lahko neenakomerna polja toka povzročijo koncentrirano odvajanje in sekundarno odvajanje, kar močno vpliva na ravnost in hrapavost obdelovanca, kar povzroči neenakomerne odvodne vrzeli. Poleg tega lahko močna erozija povzroči nenormalno izgubo vogalov elektrod. Tako se pri precizni obdelavi običajno uporablja metoda obdelave s tekočino brez izpiranja in potopne obdelave, ki temelji na dvigovanju orodja za odstranitev ostružkov in doseganje stabilne obdelave. To postavlja višje zahteve za konfiguracijo strojnega orodja. Ko se vreteno obdelovalnega stroja obdeluje z visokim pospeševanjem podajanja, ustvarjeni sesalni učinek omogoča učinkovito odvajanje obdelovalnih ostružkov, katrana in izpušnih plinov, ki obstajajo med elektrodo in obdelovancem. Dolgotrajna obdelava lahko povzroči previsoko temperaturo olja in če površine predelovalnega območja ni mogoče dobro ohladiti, lahko povzroči nestabilno praznjenje. Temperatura olja ne sme preseči 35 stopinj in po potrebi je treba namestiti hladilno napravo na vstopu olja v sistem kroženja procesne tekočine za nadzor. Za stabilnost obdelovalnega izpusta je pomembna tudi kakovost delovne tekočine med obdelavo. Umazana obdelovalna tekočina, ki vsebuje preveč obdelovalnih ostružkov, ne more pravočasno ublažiti onesnaženosti v izpustni reži med obdelavo, kar povzroči nerazpršitev izpustnih točk in nastanek škodljivega praznjenja obloka. Obdelovalne tekočine slabe kakovosti lahko povzročijo tudi nestabilno praznjenje med obdelavo zaradi slabega delovanja. Uporabljena tekočina za obdelavo z električnim praznjenjem zahteva nizko viskoznost, visoko izolacijo, sposobnost čiščenja izpustnih kanalov, dobro fluidnost, prepustnost in druge lastnosti. Trenutno obstaja veliko vrst posebnih delovnih tekočin za strojno obdelavo z električnim praznjenjem in nekateri dosežki so bili doseženi pri dodajanju ustreznih dodatkov delovni tekočini, ki lahko izboljšajo zmogljivost in stabilnost praznjenja, in jih je mogoče sprejeti.
(4) Vpliv dejavnikov, kot so vrsta in kakovost uporabljenih elektrodnih materialov, in združevanje električnih parametrov obdelave različnih elektrodnih materialov na stabilnost praznjenja. Material elektrode mora imeti dobro prevodnost in stabilne lastnosti praznjenja. Elektrode iz čistega bakra imajo odlično zmogljivost obdelave, zlasti v smislu stabilnosti obdelave, in niso nagnjene k obločni razelektritvi ali prehodni obločni razelektritvi. Lahko se stabilno izpraznijo v večini obdelovalnih procesov in se pogosto uporabljajo. Stabilnost obdelave grafitne elektrode je dobra, za katero je značilno ohranjanje stabilne razelektritve med grobo obdelavo z velikim tokom in zagotavljanje nizke izgube elektrode. Vendar pa se pri precizni obdelavi lahko pojavijo pojavi nestabilne razelektritve, ki vodijo do gorenja obloka. Bakrova volframova zlitina in srebrna volframova zlitina sta redko uporabljena materiala za elektrode, ker sta draga. Še vedno se lahko stabilno izpraznijo v delih, ki jih je težko obdelovati, kot so mikro in globoki utori, z minimalno izgubo elektrode in so primerni za uporabo pri natančni obdelavi. Izbrani material elektrode mora zagotavljati kakovost, da lahko med obdelavo dosežemo stabilno razelektritev. Čisti baker mora biti elektrolitski baker brez primesi in kovan. Obstaja več razvrstitev materialov za grafitne elektrode, kot so emi razred, ultrafini razred, ultrafini razred, fini razred itd., ki jih je mogoče izbrati glede na zahteve glede natančnosti in učinkovitosti obdelave. Kakovost grafitnih materialov mora biti enakomerno organizirana, z dobro trdnostjo in ne sme biti nagnjena k luščenju med obdelavo. Pri uporabi različnih elektrodnih materialov za obdelavo je potrebno fleksibilno ravnati s parjenjem električnih parametrov, da dosežemo stabilno razelektritev med obdelavo, dobre rezultate obdelave in vrednost izbranega materiala. Dandanes lahko veliko električnih obdelovalnih strojev samodejno združi električne parametre na podlagi različnih kombinacij obdelovalnih materialov. Združevanje električnih parametrov se v glavnem ukvarja z velikostjo toka, širino impulza in vrzeljo impulza. Na podlagi zmogljivosti materiala elektrode izberite ustrezne električne parametre, da izkoristite prednosti obdelave materiala in odpravite napake pri njegovi obdelavi. Zaradi različne uporabe obdelovalnih strojev.
(5) Nerazumna izbira procesnih metod je povzročila nestabilno praznjenje med predelavo. Ali je procesna metoda elektroerozijske obdelave razumna in izvedljiva, je tudi ključ do doseganja stabilne obdelave. Večina strojne obdelave vključuje uporabo grobih obdelovalnih elektrod za odstranitev velike količine kovine in njihovo zamenjavo s polpreciznimi ali natančnimi obdelovalnimi elektrodami za dokončanje prehoda ali natančne obdelave. Ključno pri tej metodi postopka je uporaba tresenja elektrod med obdelavo za izboljšanje odstranjevanja ostružkov in doseganje stabilne obdelave. Z uporabo metode prostega premika pri večstopenjskih pogojih obdelave drugi dve osi izvajata razširjeno gibanje hkrati, ko se globina obdelave povečuje. Uporaba stresanja pri obdelavi lahko naredi praznjenje bolj stabilno, zmanjša pojav sekundarnega praznjenja in doseže bolj enakomerno površinsko hrapavost na stranskih in spodnjih površinah, kar je splošno sprejeto. Količina tresljajne sile je odvisna od zahtev glede oblike in natančnosti obdelovalnega dela in se pri natančni obdelavi na splošno šteje za okoli 0,03 mm. Zaradi majhne sile tresenja ne bo vplivalo na natančnost profiliranja obdelave. Če se pri obdelavi ne uporablja metoda tresenja, je težko doseči stabilno obdelavo pri praznjenju z majhno režo. Pri precizni obdelavi je enostavno najti nestabilne obdelovalne pojave, ki jih povzroča ta razlog. Sekundarna razelektritev, ki nastane zaradi nestabilne razelektritve, lahko povzroči, da je obdelovalna velikost prevelika, v primeru dobrih pogojev za odstranjevanje odrezkov pa lahko povzroči tudi, da je obdelovalna velikost premajhna, ker je dejanska iskrišča manjša od skaliranja elektrode količine, zaradi česar velikosti ni mogoče natančno nadzorovati. Uporaba metode obdelave s tresenjem lahko doseže stabilno obdelavo in učinkovito reši te težave.
(6) Deli, ki jih je težko obdelati, ne prispevajo k stabilni obdelavi. Nekateri obdelovalni deli so nagnjeni k nestabilnemu praznjenju med obdelavo zaradi svojih omejitev pri obdelavi. Na začetku površinske obdelave, pri obdelavi ostrih in ostrih delov, je zaradi majhne dejanske površine praznjenja in visoke gostote toka koncentracija lokalnih produktov korozije previsoka in točk praznjenja ni mogoče razpršiti in prenesti. Preostala toplota po praznjenju nima časa za difuzijo in kopičenje, kar povzroča pregrevanje in škoduje stabilnosti obdelave. Potrebno je začasno zmanjšati tok in postopoma povečati električni standard, potem ko se dejansko območje obdelave postopoma razširi in obdelava postopoma stabilizira. Pri obdelavi globokih lukenj, nagnjenih delov in delov z globokimi votlinami lahko med obdelavo pride tudi do nestabilnega izpusta zaradi težav pri odstranjevanju odrezkov. Zahtevajte ustrezne ukrepe za izboljšanje učinkovitosti odstranjevanja ostružkov. Obdelava nagnjenih elektrod mora imeti visoko višino izpusta žlindre. Deli z globokimi luknjami in globokimi votlinami lahko uporabljajo večje skaliranje velikosti za elektrode za izboljšanje odstranjevanja ostružkov s prevajanjem. Pri obdelavi globokih krožnih lukenj z nameščeno C-osjo, uporabljenim in koncentričnim vpenjalom se lahko C-os med obdelavo vrti, kar omogoča zelo stabilno obdelavo. Ko je strojna obdelava izvedljiva, kotni čistilni del sprejme 3-metodo osne povezave, to je poševno obdelavo, da se izogne ​​pojavu nestabilnega praznjenja zaradi majhne površine obdelovalnega dela. Poleg tega lahko uporaba stranske servo obdelave v nekaterih delih, ki jih je težko obdelati, prav tako izboljša stabilnost praznjenja. Uporaba izogibanja prazninam in odpiranja izpušnih plinov in lukenj za odstranjevanje ostružkov za elektrode lahko prav tako izboljša pojav nestabilnega praznjenja v nekaterih težkih situacijah strojne obdelave.
(7) Pojav nestabilnega praznjenja, ki ga povzročajo težave pri obdelavi v procesu obdelave. Do nestabilnega praznjenja lahko pride tudi, če nekaterih majhnih korakov v postopkih obdelave ne izvajate pravilno. Majhni obdelovanci in elektrode, ki jih je težko vpeti, se lahko med obdelavo zrahljajo zaradi pomanjkanja zanesljivih metod vpenjanja, kar povzroči nestabilno razelektritev. Po obdelavi z brusilnim strojem bo obdelovanec ustvaril magnetizem, zlasti pri majhnih obdelovancih. Če je obdelovanec neposredno obdelan z električnim praznjenjem brez razmagnetne obdelave, bo to povzročilo, da se obdelovalni čipi adsorbirajo in težko izpraznijo, kar povzroči nestabilno praznjenje med obdelavo. Zato je treba obdelovanec pred obdelavo razmagnetiti. Na območju obdelave so ostanki, rja in robovi, kar povzroča zelo nestabilno praznjenje na začetku obdelave. Obdelava delov s skoznjimi luknjami ne upošteva uporabe lukenj za odstranjevanje odrezkov med vpenjanjem, kar povzroči slepo obdelavo dna, kar močno zmanjša stabilnost obdelave. Pojav "streljanja" med obdelavo lahko povzroči zrahljanje obdelovanca, proces vžiga plina pa vpliva tudi na stabilnost obdelave. Odstopanje v korekciji elektrode, ki povzroči, da se med obdelavo nagne, lahko prav tako rahlo vpliva na stabilnost razelektritve. Pri obdelavi globokih votlih delov, če nakopičene smeti ne odstranimo pravočasno s krtačo, lahko med obdelavo pride do nestabilnega izcedka, ki oteži nemoten potek obdelave. Glede na zgoraj navedene razloge za nestabilno praznjenje med delovanjem je mogoče sprejeti ustrezne ukrepe za izboljšanje stabilnosti obdelave.
Na podlagi analize vzrokov nestabilne razelektritve pri elektroerozijski obdelavi v prejšnjem besedilu je razvidno, da igra razelektritev obdelovalnih odrezkov ključno vlogo pri stabilnosti elektroerozijske obdelave. Večina ukrepov se v bistvu doseže z neposrednim ali posrednim izboljšanjem statusa odvajanja strojne obdelave, s čimer se doseže stabilna obdelava pod pogojem gladkega odvajanja odrezkov. Razumevanje in odpravljanje različnih dejavnikov motenj pri elektroerozijski obdelavi je pomembno zagotovilo za doseganje stabilne elektroerozijske obdelave. Z izboljšanjem pojava nestabilnega praznjenja pri strojni obdelavi z električnim praznjenjem se je mogoče izogniti nenormalnemu praznjenju