Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Технологические процессы и оснащение нетрадиционных методов обработки». Гунин В.И., Смоленцев В.П

4.1. Оборудование для ээо

Электроэрозионная обработка (ЭЭО) деталей осуществляется на станке 4Г721М, который является универсальным электроэрозионным копировально-прошивочным станком нормальной точности и предназначен для обработки деталей из токопроводящих материалов.

Он может быть применён для изготовления отверстий, щелей, сплошных фасонных профилей и полостей в деталях, труднообрабаты­ваемых обычными способами: из металлокерамических твердых спла­вов, жаропрочных, нержавеющих и закаленных сталей, магнитных сплавов и т. д.

Расположение основный частей и органов управления станка мо­дели 4Г721М показано на рис. 4.1, где: 1 - станина; 2 - рабочий стол для креп­ления детали; 3 - ванна с рабочей жидко­стью; 4 - каретка вертикального переме­щения электрода-инструмента; 5 - карет­ка поперечного перемещения электрода-инструмента; 6 - двигатель системы регу­лирования межэлектродного промежутка; 7 - обмотка вибратора электрода-инстру­мента; 6 - устройство для выверки поло­жения электрода относительно детали; 9 - каретка продольного перемещения элект­рода-инструмента; 10 - генератор им­пульсов; 11 - блок управления станком; 12 - тракт подачи рабочей жидкости через электрод-инструмент; 13 - тракт подачи рабочей жидкости в ванну; 14 - бак с рабочей жидкостью; 15 - помпа (насос); 16 - слив из рабочей ванны; 17 - изоляционные прокладки; 18 - электрод-инструмент.

Рис. 4.1 Схема электроэрозионного копировально-прошивочного станка 4Г721М

Рис 4.2. Панель пульта управления станка 4Г721М

На рис. 4.2 представлена панель пульта управления станком, где:

1. кнопка включения станка;

2. кнопка включения промывки;

3. кнопка включения входа генератора;

4. кнопка включения подачи рабочей жидкости в ванну;

5. тумблер блока регулятора подачи;

6. переключатель регулирования напряжения на двигателе;

7. амперметр;

8. вольтметр;

9. кнопка "Стоп".

4.2. Краткие теоретические сведения

В процессе ЭЭО получается поверхность со специфической шеро­ховатостью (см. рис. 4.3). Параметры шероховатости зависят от гео­метрии и размеров двух групп шероховатостей, полученных в результате взаимного пересечения лунок и образовавшихся в ре­зультате искажения профиля лунок.

Рис. 4.3 Шероховатость поверхности, полученная в процессе ЭЭО

Высота неровностей профиля шероховатости обрабатываемой по­верхности может быть определена расчетным и экспериментальным пу­тем.

Из рис. 4.3 видно, что высота неровностей h зависит от глуби­ны и степени перекрытия лунки.

Принимая размеры двух соседних углублений одинаковыми, а са­му лунку сферической, можно найти размеры h_л на их границе. Из треугольника abc (рис. 4.3) высоту выступов h_л находят, учитывая, что bc = R-h_л, ас = 1/2, (bс)²=(аb)²-(ас)². После преобразований получили для некоторого 1-го выступа.

, (4.1)

С повышением частоты следования импульсов расстояние l меж­ду центрами лунок и высота неровностей Rz снижаются. При частоте выше некоторого предельного значения вся поверхность заготовки в зоне обработки будет иметь лунки, расположенные достаточно равно­мерно. При допущении, что размеры всех лунок на участке повер­хности, где проводятся измерения шероховатости, одинаковы, можно считать Rz = hл. Поскольку размер лунки зависит от энергии им­пульса, то высоту неровностей можно выразить через энергию им­пульса:

, , (4.2)

где К_н – коэффициент, зависящий от режима обработки, материала электродов, их размеров, вида и состояния рабочей среды:

р=0,3…0,4 – показатель степени, характеризующий форму лунки.

С другой стороны, высота неровностей может быть выражена через радиус, глубину лунки и степень перекрытия её соседними лунками:

, (4.3)

где C – ёмкость конденсаторов, мкФ;

U – напряжение на электродах, В;

– коэффициент перекрытия лунки;

К₁ – коэффициент, зависящий от среды и материала электрода;

К₂ - коэффициент, зависящий от продолжительности им­пульсов и плотности материала электродов.

При электроэрозионной обработке поверхностей слой детали претерпевает значительные изменения, а поскольку он оказывает больше влияние на стойкость инструмента, то знание его значений представляет практический интерес для технолога.

Толщина измененного слоя зависит не только от режима обра­ботки, но и от свойств обрабатываемого материала.

Данные, полученные экспериментально и приведенные в табл. 4.1 и 4.2, для всех материалов, довольно точно подчиняются тем же зако­номерностям, по которым происходит изменение шероховатости повер­хности. С возрастанием ёмкости конденсаторов толщина слоя увели­чивается в степени 1/3. Большую толщину имеет измененный слой стали. Последнее объясняется различной температурой плавления и испарения материалов, а также различными температурами, которые необходимы для осуществления термических изменений.

Таблица 4.1

Толщина измененного слоя, в зависимости от емкости конденсаторов (напряжение 100 В)

Таблица 4.2

Толщина слоя, в зависимости от напряжения

(ёмкость 0,8 мкф)

4.3. Выбор режимов обработки

Для практических расчетов вычисления неровностей применяется формула

, (4.4)

где К₃ - коэффициент, обобщает все коэффициенты (4.3);

С - емкость конденсатора, мкФ;

U - напряжение на электроде, В.

Коэффициент К для приметных условий обработки в зависимости от материала анода представлен в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Значение коэффициентов К₃

Обработка методом ЭЭО приводит к появ­лению измененного слоя в поверхностном слое материала.

Количественно толщина слоя значительно больше, чем высота неровностей у одноименных материалов при одинаковых режимах обра­ботки. Можно записать

, (4.5)

где Т - толщина измененного слоя;

К₄ - коэффициент, зависящий от материала электрода, про­должительности импульсов, среды.

С небольшой погрешностью можно принять коэффициент K₄, зависящий только от материала электродов и среды. Для латунного като­да при обработке в среде керосина численные значения коэффициента приведены в табл. 4.4.

Таблица 4.4

Значения коэффициентов К₄

4.4. Порядок выполнения работы

1. Получить у преподавателя данные по выполнению лабораторной работы. Ознакомиться с технологическим оснащением, применяемым для ЭХО.

2. Опираясь на исходные данные, рассчитать по формуле (4.4) режим обработки обеспечивающий получение заданной шероховатости поверхности.

3. Подготовка станка к работе

1. Установить образец на стол станка. Закрепить образец прижимами.

2. Установить электрод на станок и закрепить.

3. Установить на пульте станка рабочий режим: напряжение, силу тока, скважность импульсов (задает преподаватель), рассчи­танный по п. 2.

4. Проверить наличие в баке рабочей жидкости, для чего произвести пробный кратковременный пуск насоса.

5. Включить станок и по показаниям вольтметра установить ве­личину напряжения на электродах.

4. Обработать образец на станке на расчетном режиме в тече­ние 1-2 минут.

1. Включить насос, заполнить ванну рабочей жидкостью.

2. Включить источник питания.

3. Включить автоматическую подачу станка.

4. Обработать образец на станке на расчетном режиме в течении 1-2 минут.

5. Выключить станок, слить в бак рабочую жидкость, отвести электрод от детали.

4. Измерить шероховатость образцов, полученную в результате электроэрозионной обработки.

5. Сравнить экспериментальные данные по шероховатости повер­хности с расчетными (рассчитать процент отклонения) и сделать выводы.

6. Рассчитать величину измененного слоя, соответствующую оп­ределенным режимным параметрам по формуле (4.5) и сравнить с экспе­риментальными данными, приведенными в табл. 4.1 и 4.2.