Jak řešit nestabilní jev výboje elektrických výbojových obráběcích strojů při obrábění

Stabilita výboje v elektroerozivních obráběcích strojích při obrábění přímo ovlivňuje kvalitu a efektivitu obrábění a je jedním z důležitých ukazatelů pro měření efektivity celého procesu obrábění. Technici elektroenergetického obrábění se proto vždy zajímali a jak dosáhnout vysoké stability obrábění elektrickým výbojem je také horkým tématem výzkumu a průzkumu v současné oblasti elektroenergetického obrábění. Níže na základě svých letitých zkušeností s obráběním elektrickým výbojem vysvětlím fenomén nestabilního výboje při obrábění, analyzuji jeho příčiny a navrhnu některá zlepšení.
1. Přehled mechanismu výbojového procesu elektrických výbojových obráběcích strojů v obrábění.
Obrábění elektrickým výbojem se skládá z mnoha mikroskopických jednopulsních výbojových procesů. Normální jednopulzní výbojový proces zahrnuje ionizaci a rozpad média mezi dvěma póly, čímž se vytvoří výbojový kanál. Okamžitá vysoká teplota ve vypouštěcím kanálu způsobuje zplyňování a praskání pracovní tekutiny, tavení a zplyňování kovových materiálů a okamžitý vysoký tlak způsobuje vrhání třísek obrábění do pracovní tekutiny. S přechodem pulzního výboje prochází médium mezi dvěma póly deionizací, obnovou izolace a složitým procesem. Základní stav každého pulzního výboje ve výbojové mezeře při obrábění elektrickým výbojem se nazývá stav výboje. Existuje pět typů stavů vybití: otevřený okruh, jiskrový výboj, přechodový obloukový výboj, obloukový výboj a zkrat. Při skutečném obrábění se střídavě a pravděpodobnostně vyskytují různé stavy vybití. Aby bylo dosaženo stabilního obrábění elektrickým výbojem, je nutné snížit abnormální stavy výboje při pulzním výboji a zajistit účinný cyklus procesu jediného pulzního výboje.
2. Hodnocení stability obrábění elektrickým výbojem a jeho vlivu.
Při obrábění elektrickým výbojem existuje řada derivačních jevů a prostřednictvím vnějších projevů během procesu obrábění lze porozumět stabilitě obrábění a odhalit abnormální stavy výboje. Při běžném zpracování je pozorovaná barva jiskry obvykle modrobílá s červenou barvou plamene a jiskra je malá a jednotná. Povrch kapaliny pro zpracování vydává malé bublinky bez kouře a zvuk jisker je jasný a nepřetržitý. Proud a voltmetr obráběcího stroje pravidelně kmitá a servoúchylkoměr se napájí konstantní rychlostí. Doba vybíjení a zvedání nástroje během zpracování pravidelně pokračují. Hodnota detekce hloubky obráběcího stroje vykazuje stabilní průběh. Naopak, když se výboj během zpracování soustředí na jedno místo, barva jiskry je jasně červená, hladina kapaliny vydává bílý kouř a velké bubliny, zvuk jiskrového výbuchu je tichý a tupý, ukazatel proudu a voltmetru se prudce kýve a nestabilní jev výboje prudkého skoku servo mechanismu lze posuzovat jako možnost obloukového výboje, který často způsobí, že elektroda a obrobek vytvoří uhlík a spálí se. Výboj přechodového oblouku je o něco horší než normální stav výboje jiskry během zpracování. Ukazuje se, že zvuk výboje je nerovnoměrný, vytvářené bubliny jsou větší než při normálním výboji, proud a voltmetr mají zjevné kolísání, vybíjejí se na krátkou dobu během zpracování a často zvedají nástroj. Hodnota detekce hloubky velmi kolísá tam a zpět, což ukazuje zpětný vzor. Přechodový obloukový výboj se často vyskytuje při přesném obrábění a jeho destruktivní síla je relativně malá, ale snadno se přemění na obloukový výboj. Občasné vybití naprázdno (přerušený obvod) a zkrat během zpracování jsou povoleny. Při vybíjení naprázdno je na jiskřišti napětí větší než 50V, ale neprotéká jím žádný proud. Ampérmetr nezobrazuje zkrat a vybíjecí mezera je přímo spojena zkratem. Když je mezera zkratována, proud je vysoký, ale napětí na obou koncích mezery je malé. Zkraty mohou elektrodu snadno poškodit a časté zkraty mohou způsobit lokální tvorbu defektů v obrobku a elektrodě. Vybíjení naprázdno ani zkrat nemají žádný vliv na erozi a opracování obrobku, což má vliv na rychlost zpracování. Na základě stabilního stavu během zpracování lze určit stav vybití obrábění. Jak již bylo zmíněno dříve, jev nestabilního výboje narušuje normální jiskrový výboj a může snadno přejít do abnormálního stavu výboje. Nestabilní výboj také výrazně snižuje rychlost zpracování, což má za následek nerovnoměrnou drsnost povrchu a dokonce vážné problémy s kvalitou povrchu. Způsobuje, že se na elektrodě objevují povrchové vady. Nepravidelná jiskřiště v nestabilním stavu výboje ztěžuje přesné řízení velikosti obrábění a ovlivňuje přesnost obrábění. Je vidět, že zajištění stabilního výboje při obrábění má pro obrábění velký význam.
3. Důvody nestabilního vypouštění a opatření ke zlepšení.
(1) Elektrické výbojové obráběcí stroje se špatným výbojovým výkonem často během obrábění zažívají nestabilní výboj. Obrábění elektrickým výbojem se při dokončení obrábění spoléhá hlavně na dobrý obráběcí výkon obráběcích strojů. Vysoce kvalitní obráběcí stroje s elektrickým výbojem jsou vybaveny různými obvody pulzního výstupu a vřeteno má vysokorychlostní a vysoce odezvové servo charakteristiky, které mohou splňovat požadavky na vysokou stabilitu a vysoce kvalitní zpracování během zpracování. Pokud je obráběcí výkon obráběcího stroje slabý, často dochází během zpracování k nekontrolovatelné nestabilitě výboje, která vážně ovlivňuje kvalitu obrábění. Pracovní výkon pulzního napájení obráběcího stroje a abnormalita systému servoposuvu obráběcího stroje jsou hlavními důvody častého výskytu nestability výboje při obrábění způsobené inherentními příčinami elektrického výbojového obráběcího stroje. Pokud je tvar vlny pulzního napájení obráběcího stroje abnormální, zpracování nemůže pokračovat stabilně. Pro dosažení stabilního výbojového obrábění je nutné vyžadovat, aby pulzní napájení obráběcího stroje vydávalo sérii benigních pulzů, pracovalo stabilně a spolehlivě a bez vnějšího rušení. Systém servoposuvu obráběcího stroje by měl mít vysokou citlivost a měl by být schopen přesně detekovat jiskřiště ve stavu vybití, automaticky se přizpůsobit abnormálnímu vybití a co nejvíce minimalizovat nastavení a zpoždění. Vzhledem ke složitosti problémů souvisejících s abnormálním výkonem obráběcího stroje by uživatelé měli po potvrzení, že se jedná o problém s obráběcím strojem, neprodleně kontaktovat servisní oddělení obráběcích strojů a požádat o opravu a odstranění problémů odborný personál.
(2) Nesprávné nastavení elektrických parametrů má negativní vliv na stabilitu výboje. Nesprávné použití elektrických parametrů je hlavním důvodem nestabilního výboje. Elektrický standard se skládá hlavně ze tří hlavních elektrických parametrů: proudu, šířky impulsu a mezery mezi impulsy. Použití nadměrného proudu, šířky pulzu a mezery pulzu je hlavním důvodem nestabilního jevu výboje způsobeného nepřiměřenou úpravou elektrických parametrů. Tyto tři by měly být specificky nastaveny a vybrány na základě stability během zpracování a požadavků na ukazatele procesu zpracování. V případě nestabilního výboje je prvním hlediskem zvětšení pulzní mezery, což může zajistit deionizaci během zpracování, zlepšit podmínky odstraňování třísek a mít malý dopad na indikátory procesu. Za druhé, zvažte snížení šířky pulzu. Pokud je šířka impulsu příliš velká, bude během zpracování krátkodobě docházet k příliš mnoha dobám vybíjení a během zpracování nebude čas na deionizaci, což může snadno vést k hoření oblouku. Při zpracování jsou důležité i další parametry. Parametry, jako je rychlost zdvihu, doba vyložení a výška zdvihu, které přímo ovlivňují účinek odstraňování třísek. V případě nestabilního výhozu by se měla zrychlit rychlost zvedání nože, měla by se zkrátit doba výtlaku a měla by se zvýšit výška zvedání nože. Při řešení elektrických parametrů je třeba věnovat zvláštní pozornost rozdílu ve stabilitě výboje mezi hrubovacím a přesným obráběním. Při hrubém obrábění lze díky vysoké výbojové energii, velkému jiskřišti a dobrému účinku odvodu třísek často dosáhnout relativně stabilního obrábění, zatímco při přesném obrábění je tomu naopak, které je náchylné k nestabilnímu výboji. Pro přesné obrábění by proto mělo být prováděno speciální sledování. Polarita zpracování by měla být správná. Pokud je záporná polarita (elektroda je záporná) omylem použita při normálním zpracování, může dojít k nestabilnímu výboji a zpracování nemůže pokračovat. Proto by měla být změněna polarita zpracování.
(3) Fenomén nestabilního výboje způsobeného nesprávnou úpravou kapaliny a problémy s kvalitou během zpracování. Elektroerozivní obrábění se provádí v pracovním médiu. Izolační výkon pracovní tekutiny hraje deionizační roli v procesu pulzního výboje, urychluje chlazení elektrody a obrobku během zpracování a suspenduje a vypouští korozní produkty z výbojové mezery. Při obrábění elektrickým výbojem se k odstraňování třísek často používají metody proplachování a kapalinové extrakce, aby se zabránilo obloukovému výboji a zajistilo se stabilní zpracování. Stabilitu výboje však mohou ovlivnit i nevhodné metody úpravy kapaliny. Nadměrný proplachovací a čerpací tlak znesnadní vytváření vypouštěcích kanálů a způsobí nestabilní částečné vypouštění, zejména při dokončovacích pracích. Proplachovací a čerpací tlak lze řídit v kritickém tlakovém rozsahu blízkém stabilnímu zpracování. Nesprávný směr výplachu oleje může vést k hromadění třísek při obrábění a tvorbě nestabilního výboje a snadno se tvoří uhlíkové usazeniny. Obecně se používá proplachovací olej směrem k oblasti otvoru, zatímco nalévání oleje směrem dolů se používá pro oblast slepého dna. Ačkoli proplachování a čerpání oleje může účinně odvádět třísky a zlepšit stabilitu výboje, nerovnoměrné tokové pole může způsobit koncentrovaný výboj a sekundární výboj, což výrazně ovlivňuje rovinnost a drsnost obrobku, což má za následek nerovnoměrné výtlačné mezery. Navíc silná eroze může způsobit abnormální ztrátu rohů elektrod. Takže při přesném obrábění se obvykle používá metoda zpracování kapalinou bez proplachování a obrábění ponořením, která se spoléhá na akci zvedání nástroje, aby se odstranily třísky a dosáhlo se stabilního obrábění. To klade vyšší požadavky na konfiguraci obráběcího stroje. Když je vřeteno obráběcího stroje zpracováno s vysokým zrychlením, umožňuje generovaný sací efekt efektivní odvod třísek, dehtu a výfukových plynů, které existují mezi elektrodou a obrobkem. Dlouhodobé zpracování může způsobit nadměrnou teplotu oleje, a pokud nelze povrch zpracovávané oblasti dobře ochladit, je snadné způsobit nestabilní výboj. Teplota oleje by neměla překročit 35 stupňů a v případě potřeby by mělo být na vstupu oleje do cirkulačního systému procesní kapaliny instalováno chladicí zařízení, které ji řídí. Pro stabilitu obráběcího výboje je důležitá i kvalita pracovní kapaliny při obrábění. Znečištěná obráběcí kapalina obsahující příliš mnoho třísek nemůže včas zmírnit situaci znečištění ve výtlačné mezeře během zpracování, což má za následek nerozptylování výbojových bodů a tvorbu škodlivého obloukového výboje. Nekvalitní obráběcí kapaliny mohou také způsobit nestabilní výboj během obrábění kvůli jejich špatnému výkonu. Použitá kapalina pro obrábění elektrickým výbojem vyžaduje nízkou viskozitu, vysokou izolaci, schopnost čistit výbojové kanály, dobrou tekutost, propustnost a další vlastnosti. V současné době existuje mnoho typů speciálních pracovních kapalin pro obrábění elektrickým výbojem a bylo dosaženo určitých úspěchů v přidávání příslušných přísad do pracovní kapaliny, která mohou zlepšit výkon a stabilitu výboje a mohou být přijata.
(4) Vliv faktorů, jako je typ a kvalita použitých materiálů elektrod a párování elektrických parametrů zpracování různých materiálů elektrod na stabilitu výboje. Materiál elektrody musí mít dobrou vodivost a stabilní vybíjecí charakteristiky. Elektrody z čisté mědi mají vynikající výkon při obrábění, zejména pokud jde o stabilitu obrábění, a nejsou náchylné k obloukovému výboji nebo přechodnému obloukovému výboji. Mohou se stabilně vybíjet ve většině obráběcích procesů a jsou široce používány. Dobrá je stabilita zpracování grafitovou elektrodou, která se vyznačuje udržením stabilního výboje při hrubém obrábění vysokým proudem a zajištěním nízké ztráty elektrody. Při přesném obrábění je však náchylný k nestabilnímu jevu výboje, který vede k hoření oblouku. Slitina mědi a wolframu jsou zřídka používané elektrodové materiály, protože jsou drahé. Stále se mohou stabilně vybíjet v obtížně obrobitelných součástech, jako jsou mikro a hluboké drážky, s minimální ztrátou elektrody a jsou zvažovány pro použití při přesném obrábění. Zvolený materiál elektrody musí zajistit kvalitu, aby bylo dosaženo stabilního výboje během zpracování. Čistá měď musí být elektrolytická měď zbavená nečistot a kovaná. Existuje několik klasifikací materiálů grafitových elektrod, jako je emi stupeň, ultrajemný stupeň, ultrajemný stupeň, jemný stupeň atd., které lze vybrat na základě požadavků na přesnost a účinnost zpracování. Kvalita grafitových materiálů by měla být rovnoměrně organizovaná, s dobrou pevností a neměla by být náchylná k odlupování během zpracování. Při použití různých elektrodových materiálů pro zpracování je nutné pružně zvládnout párování elektrických parametrů, aby bylo dosaženo stabilního výboje při zpracování, dobrých výsledků zpracování a hodnoty zvoleného materiálu. V dnešní době mnoho elektrických obráběcích strojů dokáže automaticky párovat elektrické parametry na základě různých kombinací zpracovávaných materiálů. Párování elektrických parametrů se zabývá především velikostí proudu, šířkou impulsu a mezerou mezi impulsy. Na základě výkonu materiálu elektrody zvolte vhodné elektrické parametry, abyste využili zpracovatelských výhod materiálu a zvládli vady při jeho zpracování. Kvůli rozdílnému použití obráběcích strojů.
(5) Nepřiměřený výběr procesních metod vedl k nestabilnímu vypouštění během zpracování. Zda je procesní metoda obrábění elektrickým výbojem rozumná a proveditelná, je také klíčem k dosažení stabilního obrábění. Většina obrábění zahrnuje použití elektrod pro hrubé obrábění k odstranění velkého množství kovu a jejich následné nahrazení elektrodami pro polopřesné nebo přesné obrábění pro dokončení přechodu nebo přesného obrábění. Klíčem k této procesní metodě je použití třepání elektrod během zpracování pro zlepšení odstraňování třísek a dosažení stabilního zpracování. Použitím metody volného posuvu v podmínkách vícestupňového obrábění provádějí další dvě osy prodloužený pohyb současně s rostoucí hloubkou obrábění. Použití třepání při zpracování může učinit výboj stabilnější, snížit sekundární jevy výboje a získat rovnoměrnější drsnost povrchu na bočních a spodních površích, což je široce přijímáno. Velikost otřesové síly závisí na tvaru a požadavcích na přesnost zpracovávané součásti a obecně se při přesném obrábění považuje za přibližně 0,03 mm. Vzhledem k malé otřesové síle neovlivní přesnost profilování obrábění. Pokud se při obrábění nepoužívá metoda setřásání, je obtížné dosáhnout stabilního obrábění za podmínek vypouštění malé mezery. U přesného obrábění je snadné najít nestabilní jevy obrábění způsobené tímto důvodem. Sekundární výboj tvořený nestabilním výbojem může způsobit příliš velkou velikost obrábění a v případě dobrých podmínek pro odvod třísek může také způsobit příliš malou velikost obrábění, protože skutečná jiskřiště je menší než okuje elektrody. množství, takže velikost nelze přesně kontrolovat. Použití metody zpracování třepáním může dosáhnout stabilního zpracování a efektivně vyřešit tyto problémy.
(6) Obtížné strojní součásti nevedou ke stabilnímu zpracování. Některé části zpracování jsou náchylné k nestabilnímu výboji během zpracování kvůli jejich omezením při zpracování. Na začátku povrchového zpracování, při zpracování ostrých a ostrých dílů, je kvůli malé skutečné výbojové ploše a vysoké proudové hustotě příliš vysoká koncentrace lokálních korozních produktů a výbojové body nelze rozptýlit a přenést. Zbytkové teplo po vybití nemá čas se rozptýlit a akumulovat, což způsobuje přehřívání a poškozuje stabilitu zpracování. Je nutné dočasně snížit proud a postupně zvyšovat elektrický standard poté, co se vlastní oblast zpracování postupně rozšíří a zpracování se postupně ustálí. Při obrábění hlubokých děr, nakloněných částí a částí s hlubokými dutinami může také během obrábění docházet k nestabilnímu výboji kvůli obtížím při odstraňování třísek. Vyžadovat vhodná opatření ke zlepšení výkonu odstraňování třísek. Zpracování nakloněných elektrod musí mít vysokou výšku vypouštění strusky. Části s hlubokými dírami a hlubokými dutinami mohou používat větší měřítko pro elektrody, aby se zlepšilo odstraňování třísek pomocí translace. Při zpracování hlubokých kruhových otvorů s nainstalovanou osou C, použitým upínacím zařízením a soustředným se může osa C během zpracování otáčet, čímž je dosaženo velmi stabilního zpracování. Když je obrábění proveditelné, používá část pro čištění rohů 3- metodu spojení os, tj. šikmé obrábění, aby se zabránilo jevu nestabilního výboje kvůli malé ploše obráběné části. Kromě toho může použití bočního servoobrábění u některých obtížně obrobitelných dílů také zlepšit stabilitu výboje. Použití zamezení dutin a otevření výfukových otvorů a otvorů pro odstraňování třísek pro elektrody může také zlepšit jev nestabilního výboje v některých obtížných situacích obrábění.
(7) Jev nestabilního vybíjení způsobený problémy se zpracováním v procesu operace zpracování. K nestabilnímu vybíjení může dojít také tehdy, když některé malé kroky ve zpracovatelských operacích nejsou správně zpracovány. Malé nebo obtížně upínatelné obrobky a elektrody se mohou během zpracování uvolnit kvůli nedostatku spolehlivých metod upínání, což má za následek nestabilní výboj. Po opracování bruskou bude obrobek generovat magnetismus, zejména u malých obrobků. Pokud je obrobek přímo zpracován elektrickým výbojem bez demagnetizační úpravy, způsobí to adsorbování třísek obrábění a jejich obtížné vybití, což má za následek nestabilní výboj během zpracování. Proto je nutné obrobek před zpracováním demagnetizovat. V oblasti zpracování jsou nečistoty, rez a otřepy, což má za následek velmi nestabilní výboj na začátku zpracování. Zpracování dílů s průchozími otvory nezohledňuje použití otvorů pro odvod třísek při upínání, což má za následek slepé zpracování dna, což výrazně snižuje stabilitu zpracování. Jev „vystřelování“ během zpracování může způsobit uvolnění obrobku a proces vznícení plynu také ovlivňuje stabilitu zpracování. Odchylka korekce elektrody, která způsobuje její naklonění během obrábění, může také mírně ovlivnit stabilitu výboje. Při zpracování částí hlubokých dutin, pokud nejsou nahromaděné nečistoty včas odstraněny kartáčem, může během zpracování docházet k nestabilnímu výboji, což ztěžuje hladký průběh zpracování. Na základě výše uvedených důvodů nestabilního výboje během provozu mohou být přijata odpovídající opatření ke zlepšení stability zpracování.
Na základě rozboru příčin nestabilního výboje při obrábění elektrickým výbojem v předchozím textu je vidět, že výboj třísek při obrábění hraje zásadní roli ve stabilitě obrábění elektrickým výbojem. Většiny opatření je v zásadě dosaženo přímým nebo nepřímým zlepšením stavu vybíjení obrábění, dosažením stabilního obrábění za podmínek hladkého odvodu třísky. Pochopení a eliminace různých rušivých faktorů při obrábění elektrickým výbojem je důležitou zárukou pro dosažení stabilního výbojového obrábění. Zlepšením jevu nestabilního výboje při obrábění elektrickým výbojem lze předejít abnormálnímu výboji