Электротехнологические методы обработки

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 07 Декабря 2012 в 12:25, дипломная работа

Краткое описание

Человечество подвергает окружающий мир изменениям со времен зарождения самого
понятия человек. На протяжении веков методы обработки становились все совершеннее, однако развитие и улучшение старых материалов и появление совершенно новых материалов так же шло непрерывно. К концу первой мировой войны механические способы обработки уже плохо справлялись с обработкой особо прочных материалов или же качество обработки оставляло желать лучшего. Появление и развитие электрических методов разработки разрешило многие проблемы по обработке материалов в то время и успешно решает не малую часть проблем с новыми материалами, которые возникают сегодня.

Вложенные файлы: 1 файл

бакалавр 1.doc

— 2.63 Мб (Скачать файл)

Рисунок 15 - Схема генератора импульсных токов.

Задатчик 3, предназначенный для определения количества энергии, запасенной в конденсаторных накопителях, представляет собой многопозиционный переключатель. Каждое его переключение соответствует определенному количеству энергии, запасаемой установкой. С помощью задатчика обеспечивается срабатывание блока поджигающего устройства БПУ в момент, когда энергия накопителя в процессе заряда достигает значения, которое необходимо для выполнения технического задания.

Блок автоматики БА служит для дозирования энергии батареи конденсаторов и осуществления разряда с помощью автоматического управления коммутатором. В качестве последнего наиболее часто используется трехэлектродный разрядник, импульсный игнитрон (представлены на рисунке 16,а и рисунке 16,6 соответственно).

Делитель напряжения ДН, предназначенный для подачи пониженного напряжения в блок автоматики БА, выполнен в виде набора резисторов.

Повышавшее устройство ПУ представляет собой высоковольтный трансформатор с индуктивным токоограничением, а выпрямительное устройство ВУ - группу последовательно соединенных диодов.

Короткозамыкатель КЗ предназначен для шунтирования высоковольтной цепи через токоограничивающий резистор и обеспечивает требуемую безопасность работы оператора станка.

                                                       а)                                                      б)

Рисунок 16 - Разрядники: а - трехэлектродный, б - игниторный

5.4 Область применения электромагнитной обработки.

По сравнению с традиционными  методами штамповки электромагнитная имеет следующие преимущества: большая  скорость формоизменения обрабатываемого  материала и как следствие  большая производительность; возможность  более точного регулирования параметров процесса. Процесс сборки пластическим деформированием на электромагнитных установках является уникальным и невыполнимым в таком качественном исполнении другими видами обработки (выкладка свинцовой защиты в рентгеновской аппаратуре, соединение металлических элементов с конструкциями из стекла и керамики). Надежность деталей изготовленных таким методом, повышается в результате отсутствия сварочных швов (формообразование концов трубопроводов вместо приварки отформованной части к цилиндрическим прямым или изогнутым элементам трубопровода).

Импульсный характер нагрузки позволяет упростить конструкцию  технологической оснастки, значительно  уменьшить ее металлоемкость, даже желательно использовать для изготовления оборудования неметаллические материалы, которые не надо будет защищать от намагничивания. Чтобы выполнить электромагнитную штамповку, достаточно только одного формоизменяющего инструмента (или пуансона или матрицы), поскольку роль второго выполняет магнитное импульсное поле, а для большинства сборочных операций инструмент вообще не нужен. Это позволяет изготовлять детали очень сложных форм, получение которых обычными методами невозможно или очень сложно.

По сравнению с электроимпульсной  или электроконтактной обработкой электромагнитная обработка материалов имеет следующие достоинства: большая универсальность (одним рабочим индуктором можно изготовлять детали различных размеров и форм); опять же простота оснастки (не требуется наличие диэлектрика и специальных приводов вращения и подачи инструмента - как в электроконтактной обработке, не требуется наличие жидкой передающей среды и оборудования связанного с ее подачей и отводом - как в электроимпульсной обработке); отсутствие движущихся частей в процессе обработки; более низкий уровень шума; возможность воздействия на металлическую заготовку через изоляционное покрытие, инертные среды (при этом усилия деформации не оказывают влияния на эти среды); возможность получения равномерных и больших (до 3000 МПа) давлений на значительной площади.

Высокие экономические  показатели процессов магнитно-импульсной обработки достигаются  благодаря  снижению  трудоемкости  изготовления  деталей,   экономии материала, отсутствии необходимости в последующих  доводочных операциях, повышению качества и надежности готовой продукции.

На электромагнитных установках в основном обрабатываются материалы с высокой электропроводностью - медь, алюминий, латунь, магниевые  сплавы

К недостаткам метода стоит отнести: ряд ограничений  по форме заготовок, вызванный худшей их используемость электромагнитными полями (эффект магнитной подушки), ограничение обрабатываемых материалов (хорошо обрабатываются лишь материалы с высокой электропроводностью, низкая стойкость индукторов при штамповке стальных заготовок.

6 ЭЛЕКТРОИСКРОВАЯ И ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНАЯ ОБРАБОТКА

6.1 Технологические характеристики электроискровой обработки

Электроискровая обработка довольно широко применяется для обработки деталей из твердых сплавов и других токопроводящих материалов, трудноподдающихся «классическим» методам обработки резанием. Этот метод успешно используется при изготовлении полостей, сквозных отверстий сложной конфигурации, для обработки наружных поверхностей различного профиля, вырезания узких щелей и пазов,, выполнений операций клеймения, удаления сломанного инструмента и т. п. Электроискровой метод обеспечивает получение прецизионных отверстий, щелей при изготовлении сит, диафрагм, сеток, фильер, вырубных штампов, других ответственных деталей машиностроения, приборостроения, микроэлектроники, судостроительной, инструментальной и других отраслей промышленности.

Электроискровая обработка характеризуется использованием искровых или искро-дуговых разрядов малой длительности (т = 10-4÷10-7 сек). Импульсы, применяемые при электроискровой обработке, следуют с большой скважностью (q > 5 ÷ 10); энергия каждого импульса невелика (4 - 5 дж). Электроискровая обработка выполняется при прямой полярности подключения электродов: электрод-инструмент является катодом, электрод-заготовка анодом.

Параметры импульсов тока, используемые в процессе, определяют технологические характеристики электроискровой обработки (производительность, качество обработанной поверхности, точность обработки, обрабатываемость различных материалов и пр.).

В общем случае связь любого технологического параметра П с режимами отработки может быть выражена структурной формулой вида:

                       (13)           

где  I — рабочий ток;

 U — напряжение между электродами;

С — емкость конденсатора в схеме;

   k — коэффициент, зависящий от условий проведения процесса;

х, у, z — показатели степени, определяющие законы изменения режимов процесса.

На основании такой структурной формулы выведены уравнения и построены номограммы, определяющие технологические параметры для конкретных операций обработки.

В частности, одна из таких формул для производительности Q электроискровой обработки(объема материала, удаляемого в единицу времени) жаропрочного сплава медным электродом-инструментом в среде керосина имеет следующий вид:                                                

                                                   (14)

В зависимости от режима электроискровой обработки (отделочный, чистовой, черновой) производительность электроискровой обработки составляет 20—800 мм3/мин.

Электроискровая обработка обеспечивает довольно высокое качество обработанной поверхности. В зависимости от емкости накопителя С и подводимого к разрядному промежутку напряжения U шероховатость обработанной поверхности определяется из выражения

                                                           (15)

где Ra— критерий шероховатости по ГОСТ 2789—59;

       k — коэффициент, для медных электродов при обработке в керосине равен 0,005.

Шероховатость поверхности при электроискровой обработке стали лежит в пределах V6— V7, при обработке твердого сплава — в пределах V7—V8.

Точность электроискровой обработки зависит от точности и погрешностей настройки станка, установки заготовки и электрода-инструмента, материала электродов, точности изготовления электрода-инструмента и др. При выборе оптимальных условий обработки достижимая точность электроискровой обработки 0,005—0,2 мм.

Обрабатываемость металлов при электроэрозионной обработке зависит от теплофизических свойств металлов и электрических параметров процесса. При электроискровой обработке обрабатываемость в зависимости от состава материала колеблется незначительно. Обрабатываемость различных материалов показана в табл. 6.1.

Материал

Относительная скорость съема металла

Сталь

1

Жаропрочные сплавы

1,3-1,4

Медь

1,9-2,3

Алюминий и его сплавы

3,5

Твердые сплавы

0,45-0,6


 

Таблица 6.1

6.2 Технологические характеристики электроимпульсной обработки.

Области применения электроимпульсной обработки довольно обширны. Этот метод используют, как правило, в тех случаях, когда требуется высокая производительность обработки при сравнительно невысоких точности обработки и качестве обработанной поверхности детали. Метод успешно применяется для изготовления ковочных, гибочных штампов, пресс-форм и литейных форм, получения полостей сложной формы в различных деталях, изготовленных из закаленных сталей, твердых сплавов, токопроводящих материалов, трудно поддающихся обработке резанием. При электроимпульсной обработке используются импульсные дуговые разряды большой длительности (т > 10-4 ÷ 10-1 сек), большой энергии (до нескольких десятков джоулей) и малой скважности (q<5). Полярность электродов при электроимпульсной обработке обратная: инструмент является анодом, заготовка — катодом.

Электроимпульская обработка определяется теми же технологическими параметрами, что и электроискровая. Характер зависимостей этих параметров от режимов электроимпульсной обработки во многом подобен характеру аналогичных зависимостей при электроискровой обработке.

Производительность Q -электроимпульсной обработки (как и электроискровой) в основном зависит от мощности Р, реализуемой в межэлектродном зазоре:

        Q=kP                                                                                                        (16)                                                                                          

где k - коэффициент, зависящий от теплофизических свойств обрабатываемого материала

В свою очередь мощность Р можно определить из выражения:

       P=Wf                                                               (17)     

        где  W— энергия импульса;

                f — частота следования импульсов.

Электроимпульсная обработка характеризуется большим съемом материала в единицу времени. В зависимости от мощности источника питания производительность электроимпульсной обработки может достигать 12000- 25 000 мм3/мин.

Обрабатываемость материала электроимпульсным методом зависит от его свойств. Например, жаропрочные стали, нержавеющие стали, магнитные сплавы, алюминий и его сплавы лучше поддаются обработке, чем углеродистые стали. Плохо обрабатывается медь и ее сплавы. Обрабатываемость закаленных сталей на 25—30% выше, чем незакаленных.

Шероховатость обработанной поверхности в значительной мере определяется энергией электрического разряда. Зависимость шероховатости поверхности от режимов обработки выражается равенством

      Ra=CWp                     (18)

где Ra — среднеарифметическое отклонение профиля обработанно    й поверхности;

      С — коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал;

     W—энергия импульсов;

  р — показатель степени.

При электроимпульсной обработке шероховатость поверхности для стали составляет V4—V5, а для твердого сплава V6—V7. Установлено, что при одном и том же режиме обработки качество поверхности деталей из закаленной стали на один класс выше, чем деталей из незакаленной стали.

В результате термического воздействия импульсов большой энергии на материал поверхностные слои его претерпевают структурные изменения. Толщина h зоны с измененной структурой зависит от энергии импульса и приближенно определяется выражением

h=CWm                                                                                                                                                                        (19) 

где  С — коэффициент материала;

        W — энергия импульсов;

         т — показатель степени  (для сталей т = 0,4    0,42).                  

Толщина зоны с измененной структурой в зависимости режима обработки составляет 0,02—1 мм.

Точность электроимпульсной обработки несколько ниже точности электроискровой и находится в пределах 0,04—0,2 мм.

Вследствие высокой производительности при электроимпульсной обработке значительно сокращается время формообразования детали.

Время черновой электроимпульсной обработки поверхностей, площадь проекции которых на плоскость ху не превышает 200 см2, примерно пропорциональна глубине прошивания и почти не зависит от площади. С увеличением площади в этих пределах повышается сила рабочего тока, поскольку мощность существующих низкочастотных генераторов импульса достаточна для поддержания оптимальной силы рабочего тока.

Время чистовой электроимпульсной обработки, при которой сила рабочего тока не может повышаться, так как ограничивается требованием высокого качества обработанной поверхности, увеличивается пропорционально площади ее.

Общее машинное время черновой и чистовой обработки можно определить по формуле:

 
где v—скорость прошивания в направлении, перпендикулярном к   обрабатываемой    поверхности изделия, мм/сек;

      — глубина изделия в этом направлении, мм;

      — удельное время доводки до заданного качества повер хности, сек/см2;

      F — полная площадь обрабатываемой поверхности изделий, см2.

Зависимость скорости прошивания от площади проекции обрабатываемой поверхности на плоскость, перпендикулярную к подаче, приведена в табл. 6.2.

Информация о работе Электротехнологические методы обработки