Cum se rezolvă fenomenul de descărcare instabilă a mașinilor-unelte cu descărcare electrică în timpul prelucrării

Stabilitatea descărcării în mașinile-unelte cu descărcare electrică în timpul prelucrării afectează direct calitatea și eficiența prelucrării și este unul dintre indicatorii importanți pentru măsurarea eficacității întregului proces de prelucrare. Prin urmare, a fost întotdeauna o preocupare pentru tehnicienii de inginerie de prelucrare cu descărcare electrică, iar modul de a obține o stabilitate ridicată a prelucrarii cu descărcare electrică este, de asemenea, un subiect fierbinte de cercetare și explorare în domeniul actual al prelucrarii cu descărcare electrică. Mai jos, pe baza anilor de experiență în prelucrarea cu descărcare electrică, voi explica fenomenul de descărcare instabilă în timpul prelucrării, voi analiza cauzele acestuia și voi propune câteva măsuri de îmbunătățire.
1. Prezentare generală a mecanismului procesului de descărcare a mașinilor-unelte cu descărcare electrică în prelucrare.
Prelucrarea cu descărcare electrică este compusă din multe procese microscopice de descărcare cu un singur impuls. Procesul normal de descărcare cu un singur impuls include ionizarea și defalcarea mediului între cei doi poli, formând un canal de descărcare. Temperatura ridicată instantanee din canalul de descărcare determină gazeificarea și fisurarea fluidului de lucru, topirea și gazeificarea materialelor metalice, iar presiunea ridicată instantanee face ca așchiile de prelucrare să fie aruncate în fluidul de lucru. Odată cu joncțiunea descărcării impulsurilor, mediul dintre cei doi poli suferă deionizare, restabilind izolația și un proces complex. Starea de bază a fiecărei descărcări de impuls în intervalul de descărcare în timpul prelucrării cu descărcare electrică se numește starea de descărcare. Există cinci tipuri de stări de descărcare: circuit deschis, descărcare prin scânteie, descărcare de tranziție cu arc, descărcare cu arc și scurtcircuit. Diverse stări de descărcare apar alternativ și probabil în prelucrarea efectivă. Pentru a obține o prelucrare stabilă cu descărcare electrică, este necesar să se reducă stările anormale de descărcare în descărcarea prin impuls și să se asigure un ciclu virtuos al procesului de descărcare cu un singur impuls.
2. Evaluarea stabilității prelucrării cu descărcare electrică și impactul acesteia.
Există o serie de fenomene derivate în prelucrarea cu descărcare electrică, iar prin manifestările exterioare din timpul procesului de prelucrare poate fi înțeleasă stabilitatea prelucrarii și pot fi descoperite stări anormale de descărcare. În procesarea normală, culoarea scânteii observată este de obicei albastru alb cu o culoare roșie a flăcării, iar scânteia este mică și uniformă. Suprafața lichidului de procesare emite bule mici fără fum, iar sunetul scânteilor auzite este clar și continuu. Curentul și voltmetrul mașinii-unelte oscilează în mod regulat, iar indicatorul cu cadran servo se alimentează cu o viteză constantă. Timpul de descărcare și acțiunea de ridicare a sculei în timpul procesării continuă în mod regulat. Valoarea de detectare a adâncimii a mașinii-unelte arată o progresie stabilă. Dimpotrivă, atunci când descărcarea este concentrată într-un singur loc în timpul procesării, culoarea scânteii este roșu aprins, nivelul lichidului emite fum alb și bule mari, sunetul exploziei scânteii este scăzut și plictisitor, indicatorul curentului și voltmetrului se balansează brusc. , iar fenomenul de descărcare instabilă al săriturii ascuțite a servomecanismului poate fi apreciat ca o posibilitate de descărcare a arcului, ceea ce face adesea ca electrodul și piesa de prelucrat să formeze carbon și să ardă. Descărcarea arcului de tranziție este puțin mai proastă decât starea normală de descărcare a scânteii în timpul procesării. Se arată că sunetul de descărcare este neuniform, bulele generate sunt mai mari decât în ​​timpul descărcării normale, curentul și voltmetrul au fluctuații evidente, se descarcă pentru o perioadă scurtă de timp în timpul procesării și ridică unealta frecvent. Valoarea de detecție a adâncimii fluctuează foarte mult înainte și înapoi, arătând un model dus-întors înapoi. Descărcarea arcului de tranziție apare adesea în prelucrarea de precizie, iar puterea sa distructivă este relativ ușoară, dar este ușor transformată în descărcarea arcului. Sunt permise descărcări ocazionale fără sarcină (circuit deschis) și scurtcircuit în timpul procesării. În timpul descărcării fără sarcină, există o tensiune mai mare de 50V pe eclator, dar nu trece curent prin ea. Ampermetrul nu afișează un scurtcircuit, iar intervalul de descărcare este conectat direct printr-un scurtcircuit. Când decalajul este scurtcircuitat, curentul este mare, dar tensiunea la ambele capete ale decalajului este mică. Scurtcircuitele pot deteriora cu ușurință electrodul, iar scurtcircuitele frecvente pot cauza formarea de defecte în piesa de prelucrat și electrod la nivel local. Atât descărcarea fără sarcină, cât și scurtcircuitul nu au niciun efect asupra eroziunii și prelucrării piesei de prelucrat, afectând viteza de prelucrare. Pe baza stării stabile în timpul procesării, poate fi determinată starea de descărcare a prelucrarii. După cum am menționat mai devreme, fenomenul de descărcare instabilă perturbă descărcarea normală de scânteie și se poate transforma cu ușurință într-o stare anormală de descărcare. Descărcarea instabilă reduce, de asemenea, în mod semnificativ viteza de procesare, rezultând rugozitate neuniformă a suprafeței și chiar probleme serioase de calitate a suprafeței. Determină apariția defectelor de suprafață pe electrod. Eclatorul neregulat într-o stare instabilă de descărcare face dificilă controlul cu precizie a dimensiunii de prelucrare și afectează precizia de prelucrare. Se poate observa că asigurarea unei descărcări stabile în timpul prelucrării este de mare importanță pentru prelucrare.
3. Motive pentru evacuarea instabilă și măsuri de îmbunătățire.
(1) Mașinile-unelte cu descărcare electrică cu performanță slabă la descărcare se confruntă adesea cu o descărcare instabilă în timpul prelucrării. Prelucrarea cu descărcare electrică se bazează în principal pe performanța bună de prelucrare a mașinilor-unelte pentru a finaliza prelucrarea. Mașinile-unelte cu descărcare electrică de înaltă calitate sunt echipate cu diverse circuite de ieșire a impulsurilor, iar axul are caracteristici servo de mare viteză și răspuns ridicat, care pot îndeplini cerințele de stabilitate ridicată și procesare de înaltă calitate în timpul procesării. Dacă performanța de prelucrare a mașinii-unelte este slabă, în timpul prelucrării apare adesea o instabilitate incontrolabilă a descărcării, afectând grav calitatea prelucrării. Performanța de lucru a sursei de alimentare cu impulsuri a mașinii-unelte și anormalitatea sistemului de alimentare servo al mașinii-unelte sunt principalele motive pentru apariția frecventă a instabilității de descărcare în prelucrare cauzată de motivele inerente ale mașinii-unelte cu descărcare electrică. Dacă forma de undă a sursei de alimentare cu impulsuri a mașinii-unelte este anormală, procesarea nu poate continua stabil. Pentru a obține o prelucrare stabilă cu descărcare, este necesar să se solicite ca sursa de alimentare cu impulsuri a mașinii-unelte să emită o serie de impulsuri benigne, să funcționeze stabil și fiabil și să fie liberă de interferențe externe. Sistemul de alimentare servo al mașinii-unelte ar trebui să aibă o sensibilitate ridicată și să poată detecta cu precizie diferența de scânteie în starea de descărcare, să ajusteze automat pentru descărcare anormală și să minimizeze reglarea și decalajul cât mai mult posibil. Datorită complexității problemelor legate de performanța anormală a mașinii-unelte, utilizatorii ar trebui să contacteze prompt departamentul de service de întreținere a mașinii-unelte după ce confirmă că este o problemă cu mașina-uneltă și să solicite personalului profesionist să repare și să depaneze.
(2) Reglarea incorectă a parametrilor electrici are un impact negativ asupra stabilității descărcării. Utilizarea incorectă a parametrilor electrici este principalul motiv pentru descărcarea instabilă. Standardul electric constă în principal din trei parametri electrici majori: curent, lățimea impulsului și intervalul de impuls. Utilizarea curentului excesiv, a lățimii impulsului și a intervalului de impuls este principalul motiv pentru fenomenul de descărcare instabilă cauzat de ajustarea nerezonabilă a parametrilor electrici. Cele trei ar trebui să fie setate și selectate în mod specific pe baza stabilității în timpul procesării și a cerințelor indicatorilor procesului de procesare. În cazul descărcării instabile, primul aspect este de a crește intervalul de puls, care poate asigura deionizarea în timpul procesării, poate îmbunătăți condițiile de îndepărtare a așchiilor și poate avea un impact redus asupra indicatorilor de proces. În al doilea rând, luați în considerare reducerea lățimii impulsului. Dacă lățimea impulsului este prea mare, vor exista prea mulți timpi de descărcare pe termen scurt în timpul procesării și nu va exista timp pentru a deioniza în timpul procesării, ceea ce poate duce cu ușurință la arderea arcului. Alți parametri sunt, de asemenea, importanți în timpul procesării. Parametri precum viteza de ridicare, timpul de descărcare și înălțimea de ridicare care afectează direct efectul de îndepărtare a așchiilor. În cazul unei descărcări instabile, viteza de ridicare a cuțitului ar trebui să fie accelerată, timpul de descărcare ar trebui redus, iar înălțimea de ridicare a cuțitului trebuie mărită. Atunci când se ocupă de parametrii electrici, trebuie acordată o atenție deosebită diferenței de stabilitate la descărcare dintre prelucrarea brută și prelucrarea de precizie. În prelucrarea brută, datorită energiei ridicate de descărcare, a eclatorului mare și a efectului bun de îndepărtare a așchiilor, se poate obține adesea o prelucrare relativ stabilă, în timp ce în prelucrarea de precizie, este adevărat opusul, care este predispus la descărcare instabilă. Prin urmare, trebuie efectuată o monitorizare specială pentru prelucrarea de precizie. Polaritatea procesării ar trebui să fie corectă. Dacă polaritatea negativă (electrodul fiind negativ) este utilizată în mod eronat în procesarea normală, poate apărea o descărcare instabilă și procesarea nu poate continua. Prin urmare, polaritatea de procesare ar trebui schimbată.
(3) Fenomenul de descărcare instabilă cauzat de tratarea necorespunzătoare a lichidului și probleme de calitate în timpul procesării. Prelucrarea cu descărcare electrică se realizează într-un mediu fluid de lucru. Performanța de izolație a fluidului de lucru joacă un rol de deionizare în procesul de descărcare a impulsurilor, accelerând răcirea electrodului și a piesei de prelucrat în timpul procesării și suspendarea și descărcarea produselor de coroziune din golul de descărcare. În prelucrarea cu descărcare electrică, metodele de spălare și extracție cu lichid sunt adesea folosite pentru îndepărtarea așchiilor pentru a evita descărcarea arcului și pentru a asigura o prelucrare stabilă. Cu toate acestea, metodele necorespunzătoare de tratare a lichidului pot afecta, de asemenea, stabilitatea descărcării. Spălarea excesivă și presiunea de pompare vor face dificilă formarea canalelor de refulare și va produce o descărcare parțială instabilă, în special la finisare. Presiunea de spălare și pompare poate fi controlată într-un interval critic de presiune apropiat de procesarea stabilă. Direcția incorectă de spălare a uleiului poate duce la acumularea de așchii de prelucrare și la formarea de descărcare instabilă și este ușor să se formeze depozite de carbon. În general, se folosește ulei de spălare spre zona de deschidere, în timp ce turnarea uleiului în jos este folosită pentru zona de fund oarbă. Deși spălarea și procesarea uleiului de pompare pot descărca eficient așchiile de prelucrare și pot îmbunătăți stabilitatea debitului, câmpurile de curgere neuniforme pot cauza descărcare concentrată și descărcare secundară, afectând în mare măsură planeitatea și rugozitatea piesei de prelucrat, rezultând goluri inegale de descărcare. Mai mult, eroziunea puternică poate provoca pierderea anormală a colțurilor electrozilor. Deci, în prelucrarea de precizie, se utilizează de obicei metoda de tratare a lichidului de prelucrare fără spălare și imersie, bazându-se pe acțiunea de ridicare a sculei pentru a îndepărta așchii și a obține o prelucrare stabilă. Acest lucru impune cerințe mai mari pentru configurarea mașinilor-unelte. Când axul unei mașini-unelte este prelucrat cu avans de accelerație mare, efectul de aspirație generat permite descărcarea efectivă a așchiilor de prelucrare, gudronului și gazelor de evacuare care există între electrod și piesa de prelucrat. Prelucrarea pe termen lung poate provoca o temperatură excesivă a uleiului, iar dacă suprafața zonei de procesare nu poate fi răcită bine, este ușor să provoace descărcare instabilă. Temperatura uleiului nu trebuie să depășească 35 de grade și, dacă este necesar, trebuie instalat un dispozitiv de răcire la admisia de ulei a sistemului de circulație a fluidului de procesare pentru a-l controla. Calitatea fluidului de lucru în timpul prelucrării este, de asemenea, importantă pentru stabilitatea debitului de prelucrare. Fluidul de prelucrare murdar care conține prea multe așchii de prelucrare nu poate atenua în timp util situația de poluare în golul de descărcare în timpul procesării, ceea ce duce la nedispersia punctelor de descărcare și formarea de descărcare dăunătoare a arcului. Fluidele de prelucrare de calitate proastă pot provoca, de asemenea, descărcare instabilă în timpul prelucrării datorită performanței lor slabe. Fluidul de prelucrare cu descărcare electrică utilizat necesită vâscozitate scăzută, izolație ridicată, capacitatea de a curăța canalele de descărcare, fluiditate bună, permeabilitate și alte caracteristici. În prezent, există multe tipuri de fluide de lucru speciale pentru prelucrarea cu descărcare electrică, iar unele realizări au fost realizate în adăugarea de aditivi relevanți la fluidul de lucru, care pot îmbunătăți performanța și stabilitatea de descărcare și pot fi adoptate.
(4) Influența unor factori precum tipul și calitatea materialelor electrozilor utilizate și împerecherea parametrilor electrici de prelucrare a diferitelor materiale ale electrozilor asupra stabilității descărcării. Materialul electrodului trebuie să aibă o conductivitate bună și caracteristici stabile de descărcare. Electrozii de cupru pur au performanțe excelente de prelucrare, în special în ceea ce privește stabilitatea prelucrarii, și nu sunt predispuși la descărcarea arcului sau la descărcarea arcului de tranziție. Se pot descărca stabil în majoritatea proceselor de prelucrare și sunt utilizate pe scară largă. Stabilitatea prelucrării electrodului de grafit este bună, care se caracterizează prin menținerea descărcării stabile în timpul prelucrării brute cu curent ridicat și prin asigurarea unei pierderi reduse de electrozi. Cu toate acestea, în prelucrarea de precizie, sunt predispuse să apară fenomene de descărcare instabilă, ceea ce duce la arderea arcului. Aliajul de tungsten de cupru și aliajul de tungsten de argint sunt materiale rar utilizate pentru electrozi, deoarece sunt scumpe. Ele pot încă descărca stabil în piese dificil de prelucrat, cum ar fi microcaneluri și caneluri adânci, cu pierderi minime de electrozi și sunt considerate pentru utilizare în prelucrarea de precizie. Materialul electrodului selectat trebuie să asigure calitatea pentru a obține o descărcare stabilă în timpul procesării. Cuprul pur trebuie să fie cupru electrolitic fără impurități și forjat. Există mai multe clasificări ale materialelor pentru electrozi de grafit, cum ar fi gradul emi, gradul ultrafin, gradul ultrafin, gradul fin etc., care pot fi selectate pe baza cerințelor de precizie și eficiență ale prelucrării. Calitatea materialelor din grafit trebuie să fie uniform organizată, cu o rezistență bună și să nu fie predispuse la exfoliere în timpul procesării. Atunci când utilizați diferite materiale pentru electrozi pentru prelucrare, este necesar să se ocupe în mod flexibil împerecherea parametrilor electrici pentru a obține o descărcare stabilă în timpul procesării, rezultate bune de prelucrare și valoarea materialului selectat. În zilele noastre, multe mașini de prelucrare electrică pot împerechea automat parametrii electrici pe baza diferitelor combinații de materiale de prelucrare. Împerecherea parametrilor electrici se ocupă în principal de mărimea curentului, lățimea impulsului și intervalul de impuls. Pe baza performanței materialului electrodului, selectați parametrii electrici corespunzători pentru a profita de avantajele de prelucrare ale materialului și pentru a gestiona defectele procesării acestuia. Datorită utilizării diferite a mașinilor-unelte.
(5) Selectarea nerezonabilă a metodelor de proces a dus la descărcare instabilă în timpul procesării. Dacă metoda de proces de prelucrare cu descărcare electrică este rezonabilă și fezabilă este, de asemenea, cheia pentru obținerea unei prelucrari stabile. Majoritatea prelucrărilor implică utilizarea electrozilor de prelucrare brută pentru a îndepărta o cantitate mare de metal și apoi înlocuirea lor cu electrozi de prelucrare de semipreciziune sau de precizie pentru a finaliza tranziția sau prelucrarea de precizie. Cheia acestei metode de proces este de a folosi agitarea electrozilor în timpul procesării pentru a îmbunătăți îndepărtarea așchiilor și a obține o procesare stabilă. Prin utilizarea metodei de translație liberă în condiții de prelucrare în mai multe etape, celelalte două axe efectuează o mișcare extinsă simultan, pe măsură ce adâncimea de prelucrare crește. Utilizarea scuturarii în procesare poate face descărcarea mai stabilă, poate reduce fenomenele de descărcare secundară și poate obține o rugozitate mai uniformă a suprafeței pe suprafețele laterale și inferioare, care este adoptat pe scară largă. Cantitatea de forță de agitare depinde de forma și cerințele de precizie ale piesei de prelucrare și, în general, este considerată aproximativ 0,03 mm în prelucrarea de precizie. Datorită forței mici de agitare, aceasta nu va afecta precizia profilării prelucrării. Dacă metoda de scuturare nu este utilizată la prelucrare, este dificil să se obțină o prelucrare stabilă în condiții de descărcare cu goluri mici. Este ușor de găsit fenomene de prelucrare instabile cauzate de acest motiv în prelucrarea de precizie. Descărcarea secundară formată de descărcarea instabilă poate face ca dimensiunea de prelucrare să fie prea mare și, în cazul unor condiții bune de îndepărtare a așchiilor, poate cauza, de asemenea, ca dimensiunea de prelucrare să fie prea mică, deoarece ecartul real de scânteie este mai mic decât scalarea electrodului cantitate, ceea ce face ca dimensiunea să nu poată fi controlată cu precizie. Utilizarea metodei de prelucrare prin agitare poate obține o prelucrare stabilă și poate rezolva în mod eficient aceste probleme.
(6) Piesele dificil de prelucrat nu sunt propice pentru o prelucrare stabilă. Unele piese de procesare sunt predispuse la descărcare instabilă în timpul procesării din cauza limitărilor lor de procesare. La începutul prelucrării suprafeței, la prelucrarea pieselor ascuțite și ascuțite, din cauza zonei reale de descărcare redusă și a densității mari de curent, concentrația produselor locale de coroziune este prea mare, iar punctele de descărcare nu pot fi dispersate și transferate. Căldura reziduală după descărcare nu are timp să se difuzeze și să se acumuleze, provocând supraîncălzire și dăunând stabilității procesării. Este necesar să se reducă temporar curentul și să se crească treptat standardul electric după ce aria de procesare reală se extinde treptat, iar procesarea se stabilizează treptat. La prelucrarea găurilor adânci, a pieselor înclinate și a părților cu cavități adânci, poate apărea și descărcarea instabilă în timpul procesării din cauza dificultății de îndepărtare a așchiilor. Solicitați măsuri adecvate pentru a îmbunătăți performanța de îndepărtare a așchiilor. Prelucrarea electrozilor înclinați trebuie să aibă o înălțime mare de descărcare a zgurii. Piesele cu gaura adâncă și cavitatea adâncă pot utiliza o scară de dimensiuni mai mari pentru electrozi pentru a îmbunătăți îndepărtarea așchiilor prin translație. La prelucrarea găurilor circulare adânci, cu axa C instalată, un dispozitiv de fixare folosit și concentric, axa C se poate roti în timpul procesării, realizând o prelucrare foarte stabilă. Când prelucrarea este fezabilă, piesa de curățare a colțurilor adoptă o metodă de legare a axelor 3-, adică prelucrarea oblică, pentru a evita fenomenul de descărcare instabilă din cauza suprafeței mici a piesei prelucrate. În plus, utilizarea prelucrării servo laterale în unele piese dificil de prelucrat poate îmbunătăți, de asemenea, stabilitatea de descărcare. Utilizarea evitării golurilor și deschiderea găurilor de evacuare și de îndepărtare a așchiilor pentru electrozi poate îmbunătăți, de asemenea, fenomenul de descărcare instabilă în unele situații dificile de prelucrare.
(7) Fenomenul de descărcare instabilă cauzat de problemele de prelucrare în procesul de operare de prelucrare. Descărcarea instabilă poate apărea și atunci când unii pași mici în operațiunile de procesare nu sunt manipulați corespunzător. Piesele de prelucrat și electrozii mici sau dificil de strâns se pot slăbi în timpul procesării din cauza lipsei unor metode de prindere fiabile, ceea ce duce la o descărcare instabilă. După ce este prelucrată de o mașină de șlefuit, piesa de prelucrat va genera magnetism, în special pentru piesele de prelucrat mici. Dacă piesa de prelucrat este procesată direct prin descărcare electrică fără tratament de demagnetizare, aceasta va face ca așchiile de prelucrare să fie adsorbite și să fie dificil de descărcat, rezultând o descărcare instabilă în timpul procesării. Prin urmare, este necesară demagnetizarea piesei de prelucrat înainte de prelucrare. Există resturi, rugină și bavuri în zona de procesare, ceea ce duce la o descărcare foarte instabilă la începutul procesării. Prelucrarea pieselor cu găuri de trecere nu ia în considerare utilizarea găurilor pentru îndepărtarea așchiilor în timpul prinderii, ceea ce duce la prelucrarea fundului oarbă, reducând foarte mult stabilitatea procesării. Fenomenul de „împușcare” în timpul prelucrării poate determina slăbirea piesei de prelucrat, iar procesul de aprindere a gazului afectează, de asemenea, stabilitatea prelucrării. Deviația de corecție a electrodului care îl face să se încline în timpul prelucrării poate afecta ușor stabilitatea descărcării. La prelucrarea pieselor adânci din cavitate, dacă resturile acumulate nu sunt îndepărtate în timp util cu o perie, în timpul procesării poate apărea o descărcare instabilă, ceea ce face dificilă desfășurarea fără probleme a procesării. Pe baza motivelor de descărcare instabilă în timpul funcționării menționate mai sus, pot fi luate măsuri corespunzătoare pentru a îmbunătăți stabilitatea procesării.
Pe baza analizei cauzelor descărcării instabile în prelucrarea cu descărcare electrică din textul anterior, se poate observa că descărcarea așchiilor de prelucrare joacă un rol crucial în stabilitatea prelucrarii cu descărcare electrică. Majoritatea măsurilor sunt realizate practic prin îmbunătățirea directă sau indirectă a stării de descărcare a prelucrării, realizând o prelucrare stabilă în condițiile unei descărcări netede a așchiilor. Înțelegerea și eliminarea diferiților factori de interferență în prelucrarea cu descărcare electrică este o garanție importantă pentru obținerea unei prelucrări stabile cu descărcare. Prin îmbunătățirea fenomenului de descărcare instabilă în prelucrarea cu descărcare electrică, descărcarea anormală poate fi evitată