4.Расчет и проектирование инструмента.
4.1 Конструктивные особенности инструментов
Эффективность электроэрозионной обработки, наряду с электроэрозионными качествами инструмента, определяет его конструктивная форма, тесно связанная с характером проводимой операции.
По своим конструктивным признакам все инструменты могут быть подразделены на две основные категории: полнопрофильные и элементные.
Инструменты каждой из двух указанных категорий в свою очередь подразделяются на полые и сплошные (рис.17). В зависимости от назначения и характера проводимой операции различают инструменты с промежуточными полостями (рис.18) и со свободной полостью (рис.19).
Полый Сплошной
Рис.17. Полый и сплошной инструменты
Цилиндрический Плоский
Рис.18. Инструменты с промежуточными полостями
Элементные инструменты используются для обработки пространственно-сложных поверхностей невысокой точности и больших поверхностей, для которых изготовление полнопрофильного инструмента дорого или затруднительно.
Полнопрофильные инструменты применяются для образования поверхностей с повышенной точностью и невысокой сложностью. Использование такого инструмента рентабельно лишь при условии изготовления его путем штамповки или литья.
Рис.19.Инструмент со свободной полостью
Сплошные инструменты предназначаются для формирования глухих отверстий и полостей, а также сквозных тонких отверстий и узких щелей.
Для улучшения отвода пиролизных газов и отработанных частиц, а следовательно, для повышения интенсивности и точности обработки, при прошивке глухих глубоких отверстий и полостей применяются инструменты с промежуточными полостями и со свободной полостью.
Пустотелые инструменты применяются для изготовления сквозных отверстий и полостей, имеющих площадь поперечного сечения более 300мм2
. Вследствие того, что удаляемый металл, заключенный внутри контура инструмента, не подвергается ненужному распылению, применением пустотелого инструмента достигается сокращение расхода энергии и уменьшение времени обработки. Кроме того, инструменты подобного типа позволяют осуществить прокачку жидкости через рабочий промежуток, что, в свою очередь, также увеличивает интенсивность обработки.
Износ и стойкость электродов-инструментов
Разрушение ЭИ оценивают общим относительным износом , выражаемым, как правило, в процентах. Объемный относительный износ - это отношение объема разрушенной части ЭИ Vин к объему материала ЭЗ Vз , удаленного за одно и то же время:
об=(Vин/Vз)100%.
Величина об удобна для сравнения электроэрозионной стойкости различных материалов, а также для расчетов требуемого их количества при проектировании ЭИ. Для операции прошивания отверстий и в некоторых других случаях удобнее пользоваться понятием линейного относительного износа лин - отношения длины сработанной части ЭИ Lин к глубине прошитого отверстия L:
лин= (Lин/L)100%.
Износ зависит от параметров импульса, размеров обрабатываемой поверхности, свойств рабочей жидкости, вибрации ЭИ, материалов обоих электродов, жесткости оборудования и пр.
Помимо поисков эрозионностойких материалов, другим направлением, в котором ведутся исследования в целях снижения износа, является подбор соответствующих сред, например эмульсий или смесей различного состава, а также жидкостей, содержащих порошки металлов или графита, и т.д.
Наиболее существенное снижение износа было достигнуто использованием динамической защиты ЭИ, когда наряду с разрушающим воздействием электрических разрядов на рабочую поверхность ЭИ в зонах ее нагрева откладывается углерод, выделяющийся благодаря пиролизу углеродосодержащих жидкостей. При этом на поверхности ЭИ возникает своебразный защитный слой.
Рентгеноструктурный анализ показал, что этот слой состоит из пирографита и частиц металла ЭЗ. Подбор условий, обеспечивающих равновесие процессов разрушения ЭИ и восстановления его осаждением углерода, в основном сводится к поиску оптимальных параметров импульсов напряжения.
В генераторах типа ШГИ для образования пирографитовой пленки используют импульсы гребенчатой формы: первоначальный импульс высокого напряжения обеспечивает достаточное эрозионное действие разряда, а последующая область пониженного напряжения удлиняет процессы пиролиза рабочей жидкости и осаждения графита, а последующая область пониженного напряжения удлиняет процессы пиролиза рабочей жидкости и осаждения графита. Благодаря этим двум составным частям импульса, с одной стороны, достигается высокая производительность, а с другой стороны, резко снижается износ ЭИ.
Установлено, что для отложения требуемой пленки должны соблюдаться следующие три условия:
- температура в зоне образования пленки на ЭИ должна быть выше
1100С;
- в газовом пузыре, окружающем канал разряда, необходимо наличие вещества, из которого создается пленка и притом в необходимом количестве;
- время существования этого пузыря в зоне нагретой поверхности ЭИ должно быть достаточным для образования пленки оптимальной толщины.