3.1.2. Выбор токоподводов

Ток от источника питания к механической части станка передают по гибким или жестким шинам. Используемые электрические проводники, кабели или шины должны иметь сечения, соответствующие силе передаваемого тока. Так, например, при силе тока до 100 А можно использовать отдельные провода большого сечения или их наборы. Если сила тока не превышает IOOO-I200 А, то применяют наборы гибких медных оплеток или пакеты медной фольги. При силе тока до 20000 А используют шины в виде полос из меди, алюминия и их сплавов. Иногда токоподводы делают охлаждаемыми (воздухом или водой).

Площадь сечения токоподвода S_т находят из условия прохождения по нему технологического тока с предельной плотностью .

S_T=I_T/J_N. (3.2)

Для медных токоподводов без охлаждения J_N =I...2 А/мм², для алюминиевых – J_N =0,8...1,5 А/мм². При охлаждении водой J_N = 3...6 А/мм² и J_N = 2...3 А/мм² соответственно для медных и алюминиевых проводов [2].

На станках для ЭХО токоведущие шины или кабели из луженой меди соединяют генератор с двумя точками внутри станины (точка А и В, рис. 3.6), одна из которых соединена с положительным полюсом (анод), а другая с отрицательным (катод). Эти проводники недолжны находиться в коррозионно-опасной среде. Из точек А и В отходят другие проводники, соединяющие внутреннюю часть рабочей камеры, стол и электрододержатель.

Рис. 3.6

Обычно отрицательный полюс источника тока не изолируется от корпуса станка, благодаря чему станок во время работы защищен от электрохимической коррозии. Во многих современных конструкциях станков стол выполняется из гранита, базальта и других материалов, а положительный полюс источника питания присоединяется непосредственно к деталям или приспособлению. Для этого кабели положительного полюса должны быть гибкими и удобно монтироваться.

Наиболее целесообразно в антикоррозионном отношении применять кабели в изолирующей оплётке, которая должна герметизировать провод от электролита. Способ герметизации кабелей показан на рис. 3.7.

Рис. 3.7

Здесь 1 – провод; 2 – изоляция; 3 – наконечник; 4 – заливка диэлектриком.

Наибольшие трудности вызывают переходные контакты, устанавливаемые непосредственно к оснастке и расположенные между оснасткой и деталью. Контакт должен обеспечивать наименьшие величины переходных сопротивлений, особенно при большой силе технологического тока. Примеры контактирования детали и ЭИ с токоподводами приведены на рис. 3.8.

Рис. 3.8

Для надёжной передачи тока следует правильно выбрать силу прижима и размеры контактных площадок. От этого будут зависеть потери напряжения, которые при нормальных условиях эксплуатации не должны превышать (0,03-0,05) UL, где U - нормальное напряжение, В; L - длина токоведущих шин. Для снижения потерь напряжения и мощности необходимо обеспечить плотность прижима в контактных соединениях для меди (60...100)10⁵ Па, для алюминия – 250*10⁵ Па, [2].

Площадь контакта в местах соединений рассчитывают по формуле

, (3.3)

где j_k - предельная плотность тока через контакт (без охлаждения , c охлаждением ). По формуле (3.2) рассчитывают также условия закрепления деталей в базовых элементах приспособления. Эффективно также использование тонких металлических прокладок в местах контакта токоподводов путем их плотного обжатия обеими поверхностями (заготовки и токоподвода). На рис. 3.9 показан способ подвода тока к заготовке 2 и столу 3 станка через мягкую (например из свинца) контактную вставку 4, которая поднимается к заготовке 2, противостоящий электроду-инструменту 1, посредством силы F, создаваемой каким-либо упругим элементом.

Рис. 3.9

На рис. 3.10 показан способ подвода тока к заготовке 3 и столу 1 станка посредством вставки 2 из токопроводящего материала, который прижимается к заготовке 3 посредством пружины. В случаях, когда конфигурация детали не позволяет осуществить токопередачу через стол, кабели токоподводов прикрепляют непосредственно к детали. Если подводится ток большой силы, то его необходимо передавать на деталь не только через стол станка, но и через дополнительные токоподводы в оснастке.

Рис. 3.10

На рис. 3.11 показан способ токоподвода от стойки 1 станка к цилиндрической детали при помощи жгутов 2 в пазах 3.

Рис. 3.11

При конструировании ЭИ следует учитывать, что карманы и распределительные пазы значительно уменьшают сечение металла электрода, через которые проходит ток. Кроме того, могут быть потери подводимой энергии в стыках формообразующей части ЭИ с распределительными жгутами. Поэтому контактную поверхность в местах стыков ЭИ нужно рассчитывать из условия пропускания 1,8-2 А/мм². Для хорошего контактирования отдельных элементов оснастки, стола, инструмента и заготовки необходимо соблюдать следующие условия:

- на поверхности заготовки не должно быть загрязнений (масляных пятен, окисных пленок, окалины);

-шероховатость контактирующих поверхностей должна быть не выше 0,63 мкм;

- отклонение от плоскостности не хуже 7-8 степени точности;

- необходимо обеспечить возможность использования больших прижимающих сил;

- следует максимально увеличить площадь контакта;

- по возможности применять прокладки из мягких материалов, обладающих большой электропроводностью;

- токоподводы следует располагать как можно ближе к месту обработки.