Kako riješiti fenomen nestabilnog pražnjenja alatnih strojeva s električnim pražnjenjem tijekom obrade

Stabilnost pražnjenja kod alatnih strojeva s električnim pražnjenjem tijekom obrade izravno utječe na kvalitetu i učinkovitost strojne obrade, te je jedan od važnih pokazatelja za mjerenje učinkovitosti cjelokupnog procesa obrade. Stoga je oduvijek bila briga za tehničare strojne obrade električnim pražnjenjem, a kako postići visoku stabilnost strojne obrade električnim pražnjenjem također je vruća tema istraživanja i istraživanja u trenutnom području strojne obrade električnim pražnjenjem. U nastavku ću, na temelju svog dugogodišnjeg iskustva u obradi elektroerozijom, objasniti fenomen nestabilnog pražnjenja tijekom obrade, analizirati njegove uzroke i predložiti neke mjere poboljšanja.
1. Prikaz mehanizma procesa pražnjenja alatnih strojeva s električnim pražnjenjem u strojnoj obradi.
Strojna obrada električnim pražnjenjem sastoji se od mnogo mikroskopskih procesa pražnjenja s jednim impulsom. Normalan proces pražnjenja s jednim impulsom uključuje ionizaciju i raspad medija između dva pola, tvoreći kanal za pražnjenje. Trenutna visoka temperatura u ispusnom kanalu uzrokuje rasplinjavanje i pucanje radnog fluida, taljenje i rasplinjavanje metalnih materijala, a trenutni visoki tlak uzrokuje bacanje strugotine u radni fluid. Sa spojem pulsnog pražnjenja, medij između dva pola prolazi deionizaciju, vraćajući izolaciju i složen proces. Osnovno stanje svakog impulsnog pražnjenja u pražnjenju tijekom elektroerozijske obrade naziva se stanje pražnjenja. Postoji pet vrsta stanja pražnjenja: otvoreni krug, iskričasto pražnjenje, prijelazno lučno pražnjenje, lučno pražnjenje i kratki spoj. Različita stanja pražnjenja pojavljuju se naizmjenično i vjerojatno u stvarnoj obradi. Kako bi se postigla stabilna obrada električnim pražnjenjem, potrebno je smanjiti abnormalna stanja pražnjenja u pulsnom pražnjenju i osigurati dobar ciklus procesa jednostrukog pulsnog pražnjenja.
2. Ocjena stabilnosti elektroerozijske obrade i njezin utjecaj.
Postoji niz izvedenih fenomena u obradi električnim pražnjenjem, a kroz vanjske manifestacije tijekom procesa strojne obrade može se razumjeti stabilnost strojne obrade i mogu se otkriti abnormalna stanja pražnjenja. U normalnoj obradi, opažena boja iskre obično je plavo bijela s crvenom bojom plamena, a iskra je mala i jednolika. Površina tekućine za obradu ispušta bezdimne male mjehuriće, a zvuk iskri koji se čuje jasan je i kontinuiran. Struja i voltmetar alatnog stroja redovito osciliraju, a indikator servo brojčanika hrani se konstantnom brzinom. Vrijeme pražnjenja i radnja podizanja alata tijekom obrade redovito se nastavljaju. Vrijednost detekcije dubine alatnog stroja pokazuje stabilan napredak. Naprotiv, kada je pražnjenje koncentrirano na jednom mjestu tijekom obrade, boja iskre je jarko crvena, razina tekućine ispušta bijeli dim i velike mjehuriće, zvuk eksplozije iskre je tih i tup, kazaljka struje i voltmetra naglo se njišu , a fenomen nestabilnog pražnjenja naglog skoka servo mehanizma može se ocijeniti kao mogućnost pražnjenja luka, što često uzrokuje stvaranje ugljika i spaljivanje elektrode i obratka. Prijelazno lučno pražnjenje je nešto lošije od normalnog stanja iskre tijekom obrade. Pokazalo se da je zvuk pražnjenja neujednačen, generirani mjehurići su veći od onih tijekom normalnog pražnjenja, struja i voltmetar imaju očite fluktuacije, prazne se kratko vrijeme tijekom obrade i često podižu alat. Vrijednost detekcije dubine uvelike varira naprijed-natrag, pokazujući obrazac povratnog putovanja unatrag. Prijelazno lučno pražnjenje često se javlja u preciznoj obradi, a njegova razorna moć je relativno mala, ali se lako transformira u lučno pražnjenje. Dopušteno je povremeno pražnjenje bez opterećenja (otvoreni krug) i kratki spoj tijekom obrade. Tijekom pražnjenja u praznom hodu, na iskrištu postoji napon veći od 50V, ali kroz njega ne teče struja. Ampermetar ne pokazuje kratki spoj, a pražnjenje je izravno spojeno kratkim spojem. Kada je razmak kratko spojen, struja je visoka, ali je napon na oba kraja razmaka mali. Kratki spojevi mogu lako oštetiti elektrodu, a česti kratki spojevi mogu uzrokovati pojavu oštećenja na izratku i lokalnoj elektrodi. I pražnjenje bez opterećenja i kratki spoj nemaju utjecaja na eroziju i obradu obratka, utječući na brzinu obrade. Na temelju stabilnog stanja tijekom obrade može se odrediti stanje pražnjenja strojne obrade. Kao što je ranije spomenuto, fenomen nestabilnog pražnjenja remeti normalno iskričasto pražnjenje i može se lako pretvoriti u abnormalno stanje pražnjenja. Nestabilno pražnjenje također značajno smanjuje brzinu obrade, što rezultira neujednačenom hrapavošću površine, pa čak i ozbiljnim problemima kvalitete površine. Uzrokuje pojavu površinskih defekata na elektrodi. Nepravilan iskrište u nestabilnom stanju pražnjenja otežava točnu kontrolu veličine obrade i utječe na točnost obrade. Može se vidjeti da je osiguranje stabilnog pražnjenja tijekom strojne obrade od velike važnosti za strojnu obradu.
3. Razlozi nestabilnog protoka i mjere poboljšanja.
(1) Alatni strojevi s električnim pražnjenjem s lošim performansama pražnjenja često imaju nestabilno pražnjenje tijekom strojne obrade. Obrada električnim pražnjenjem uglavnom se oslanja na dobre performanse obrade alatnih strojeva za dovršetak strojne obrade. Visokokvalitetni alatni strojevi s električnim pražnjenjem opremljeni su različitim impulsnim izlaznim krugovima, a vreteno ima servo karakteristike velike brzine i visokog odziva, što može zadovoljiti zahtjeve visoke stabilnosti i visokokvalitetne obrade tijekom obrade. Ako je izvedba obrade alatnog stroja loša, često se javlja nekontrolirana nestabilnost pražnjenja tijekom obrade, što ozbiljno utječe na kvalitetu obrade. Radna izvedba impulsnog napajanja alatnog stroja i abnormalnost servo sustava napajanja alatnog stroja glavni su razlozi za čestu pojavu nestabilnosti pražnjenja u strojnoj obradi uzrokovane inherentnim razlozima alatnog stroja s električnim pražnjenjem. Ako je valni oblik impulsnog napajanja alatnog stroja abnormalan, obrada se ne može nastaviti stabilno. Da bi se postigla stabilna strojna obrada pražnjenjem, potrebno je zahtijevati da pulsno napajanje alatnog stroja emitira niz benignih impulsa, da radi stabilno i pouzdano i da bude bez vanjskih smetnji. Sustav servo dodavanja alatnog stroja trebao bi imati visoku osjetljivost i biti u stanju točno otkriti iskrište u stanju pražnjenja, automatski se prilagoditi za abnormalno pražnjenje i minimizirati podešavanje i kašnjenje što je više moguće. Zbog složenosti problema povezanih s neuobičajenim radom alatnog stroja, korisnici bi trebali odmah kontaktirati servisni odjel za održavanje alatnog stroja nakon što potvrde da se radi o problemu s alatnim strojem i zatražiti od stručnog osoblja da popravi i otkloni kvar.
(2) Neispravno podešavanje električnih parametara negativno utječe na stabilnost pražnjenja. Pogrešna uporaba električnih parametara glavni je razlog nestabilnog pražnjenja. Električni standard se uglavnom sastoji od tri glavna električna parametra: struje, širine impulsa i razmaka između impulsa. Korištenje prekomjerne struje, širine impulsa i razmaka između impulsa glavni je razlog fenomena nestabilnog pražnjenja uzrokovanog nerazumnim podešavanjem električnih parametara. Troje treba posebno postaviti i odabrati na temelju stabilnosti tijekom obrade i zahtjeva pokazatelja procesa obrade. U slučaju nestabilnog pražnjenja, prvo što treba razmotriti je povećanje razmaka između impulsa, što može osigurati deionizaciju tijekom obrade, poboljšati uvjete uklanjanja strugotine i imati mali utjecaj na indikatore procesa. Drugo, razmislite o smanjenju širine pulsa. Ako je širina impulsa prevelika, bit će previše vremena pražnjenja u kratkom roku tijekom obrade i neće biti vremena za deionizaciju tijekom obrade, što može lako dovesti do gorenja luka. Tijekom obrade bitni su i drugi parametri. Parametri kao što su brzina dizanja, vrijeme pražnjenja i visina dizanja koji izravno utječu na učinak uklanjanja strugotine. U slučaju nestabilnog pražnjenja, treba ubrzati brzinu podizanja noža, smanjiti vrijeme pražnjenja i povećati visinu podizanja noža. Kada se radi o električnim parametrima, posebnu pozornost treba obratiti na razliku u stabilnosti pražnjenja između grube i precizne strojne obrade. Kod grube obrade, zbog velike energije pražnjenja, velikog iskrišta i dobrog učinka uklanjanja strugotine, često se može postići relativno stabilna obrada, dok je kod precizne obrade obrnuto, što je sklono nestabilnom pražnjenju. Stoga treba provoditi poseban nadzor za preciznu obradu. Polaritet obrade treba biti točan. Ako se negativni polaritet (elektroda je negativna) pogrešno koristi u normalnoj obradi, može doći do nestabilnog pražnjenja i obrada se ne može nastaviti. Stoga treba promijeniti polaritet obrade.
(3) Fenomen nestabilnog pražnjenja uzrokovan nepravilnim tretmanom tekućine i problemima s kvalitetom tijekom obrade. Obrada električnim pražnjenjem provodi se u radnom fluidu. Izolacijska svojstva radne tekućine igraju deionizacijsku ulogu u procesu pulsnog pražnjenja, ubrzavajući hlađenje elektrode i obratka tijekom obrade te suspendirajući i ispuštajući produkte korozije iz pražnjenja. U strojnoj obradi električnim pražnjenjem, metode ispiranja i tekuće ekstrakcije često se koriste za uklanjanje strugotine kako bi se izbjeglo pražnjenje luka i osigurala stabilna obrada. Međutim, neodgovarajuće metode obrade tekućine također mogu utjecati na stabilnost iscjetka. Pretjerani tlak ispiranja i pumpanja otežat će formiranje kanala za pražnjenje i proizvesti nestabilno djelomično pražnjenje, posebno u završnoj obradi. Tlak ispiranja i pumpanja može se kontrolirati unutar kritičnog raspona tlaka blizu stabilnog procesa. Nepravilan smjer ispiranja ulja može dovesti do nakupljanja strugotine od obrade i stvaranja nestabilnog pražnjenja, a lako se stvaraju naslage ugljika. Općenito, ulje za ispiranje se koristi prema području otvora, dok se ulje za ispiranje koristi prema dolje za područje slijepog dna. Iako proces ispiranja i pumpanja ulja može učinkovito isprazniti strugotinu od strojne obrade i poboljšati stabilnost pražnjenja, nejednaka polja protoka mogu uzrokovati koncentrirano pražnjenje i sekundarno pražnjenje, što uvelike utječe na ravnost i hrapavost obratka, što rezultira nejednakim prazninama pražnjenja. Štoviše, jaka erozija može uzrokovati abnormalni gubitak kutova elektroda. Tako se u preciznoj strojnoj obradi obično koristi metoda obrade tekućinom bez ispiranja i obrade uranjanjem, oslanjajući se na radnju podizanja alata za uklanjanje strugotine i postizanje stabilne strojne obrade. Ovo postavlja veće zahtjeve za konfiguraciju alatnog stroja. Kada se vreteno alatnog stroja obrađuje s posmakom s velikim ubrzanjem, generirani učinak usisavanja omogućuje učinkovito izbacivanje strugotine od strojne obrade, katrana i ispušnih plinova koji postoje između elektrode i obratka. Dugotrajna obrada može uzrokovati previsoku temperaturu ulja, a ako se površina područja obrade ne može dobro ohladiti, lako je uzrokovati nestabilno pražnjenje. Temperatura ulja ne bi trebala prelaziti 35 stupnjeva, a ako je potrebno, rashladni uređaj treba biti instaliran na ulazu ulja u sustav cirkulacije tekućine za obradu kako bi se to kontroliralo. Kvaliteta radne tekućine tijekom obrade također je važna za stabilnost strojnog pražnjenja. Prljava tekućina za obradu koja sadrži previše strugotine za obradu ne može na vrijeme ublažiti situaciju onečišćenja u praznini za pražnjenje tijekom obrade, što rezultira neraspršivanjem točaka pražnjenja i stvaranjem štetnog lučnog pražnjenja. Tekućine za obradu loše kvalitete također mogu uzrokovati nestabilno pražnjenje tijekom obrade zbog svojih loših performansi. Tekućina za strojnu obradu s električnim pražnjenjem koja se koristi zahtijeva nisku viskoznost, visoku izolaciju, sposobnost pročišćavanja kanala za pražnjenje, dobru fluidnost, propusnost i druge karakteristike. Trenutačno postoje mnoge vrste posebnih radnih tekućina za strojnu obradu električnim pražnjenjem, a postignuta su i neka postignuća u dodavanju relevantnih aditiva radnoj tekućini, koji mogu poboljšati performanse pražnjenja i stabilnost, te se mogu usvojiti.
(4) Utjecaj čimbenika kao što su vrsta i kvaliteta korištenih elektrodnih materijala i uparivanje električnih parametara obrade različitih elektrodnih materijala na stabilnost pražnjenja. Materijal elektrode mora imati dobru vodljivost i stabilne karakteristike pražnjenja. Elektrode od čistog bakra imaju izvrsne performanse strojne obrade, posebno u smislu stabilnosti obrade, i nisu sklone lučnom pražnjenju ili prijelaznom lučnom pražnjenju. Mogu se stabilno isprazniti u većini procesa obrade i naširoko se koriste. Stabilnost obrade grafitne elektrode je dobra, što je karakterizirano održavanjem stabilnog pražnjenja tijekom grube obrade s velikom strujom i osiguravanjem niskih gubitaka elektrode. Međutim, kod precizne strojne obrade, sklone su pojave nestabilnog pražnjenja, što dovodi do gorenja luka. Bakrena legura volframa i srebrna legura volframa rijetko su korišteni materijali za elektrode jer su skupi. I dalje se mogu stabilno prazniti u dijelovima koji se teško obrađuju kao što su mikro i duboki utori, uz minimalan gubitak elektrode, te se smatraju za upotrebu u preciznoj strojnoj obradi. Odabrani materijal elektrode mora osigurati kvalitetu kako bi se postiglo stabilno pražnjenje tijekom obrade. Čisti bakar mora biti elektrolitski bakar bez nečistoća i kovan. Postoji nekoliko klasifikacija materijala grafitnih elektroda, kao što su emi stupanj, ultrafini stupanj, ultrafini stupanj, fini stupanj itd., koji se mogu odabrati na temelju zahtjeva točnosti i učinkovitosti obrade. Kvaliteta grafitnih materijala treba biti ravnomjerno organizirana, dobre čvrstoće i nesklona ljuštenju tijekom obrade. Pri korištenju različitih elektrodnih materijala za obradu potrebno je fleksibilno postupati s uparivanjem električnih parametara kako bi se postiglo stabilno pražnjenje tijekom obrade, dobri rezultati obrade i vrijednost odabranog materijala. Danas mnogi električni strojevi za obradu mogu automatski upariti električne parametre na temelju različitih kombinacija materijala za obradu. Uparivanje električnih parametara uglavnom se odnosi na veličinu struje, širinu impulsa i razmak između impulsa. Na temelju performansi materijala elektrode, odaberite odgovarajuće električne parametre kako biste iskoristili prednosti obrade materijala i riješili nedostatke u njegovoj obradi. Zbog različite upotrebe alatnih strojeva.
(5) Nerazuman odabir procesnih metoda rezultirao je nestabilnim pražnjenjem tijekom obrade. Je li procesna metoda obrade električnim pražnjenjem razumna i izvediva također je ključ za postizanje stabilne strojne obrade. Većina strojne obrade uključuje korištenje grubih elektroda za obradu kako bi se uklonila velika količina metala, a zatim njihovu zamjenu polupreciznim ili preciznim elektrodama za obradu kako bi se dovršila prijelazna ili precizna obrada. Ključ ove procesne metode je korištenje trešenja elektrode tijekom obrade kako bi se poboljšalo uklanjanje strugotine i postigla stabilna obrada. Korištenjem metode slobodnog pomicanja u uvjetima višestupanjske obrade, druge dvije osi izvode prošireno gibanje istovremeno kako se dubina obrade povećava. Korištenje mućkanja u obradi može učiniti pražnjenje stabilnijim, smanjiti pojavu sekundarnog pražnjenja i dobiti ujednačeniju hrapavost površine na bočnim i donjim površinama, što je široko prihvaćeno. Količina sile potresanja ovisi o zahtjevima oblika i točnosti obradnog dijela, a općenito se uzima oko 0.03 mm kod precizne strojne obrade. Zbog male sile potresanja, to neće utjecati na točnost profiliranja obrade. Ako se metoda trešenja ne koristi u strojnoj obradi, teško je postići stabilnu strojnu obradu u uvjetima pražnjenja s malim razmakom. Lako je pronaći fenomene nestabilne obrade uzrokovane ovim razlogom u preciznoj obradi. Sekundarno pražnjenje koje nastaje nestabilnim pražnjenjem može uzrokovati preveliku veličinu strojne obrade, a u slučaju dobrih uvjeta uklanjanja strugotine, također može uzrokovati premalu veličinu strojne obrade zbog toga što je stvarni razmak iskrišta manji od skaliranja elektrode iznos, zbog čega se veličina ne može točno kontrolirati. Korištenje metode obrade potresanjem može postići stabilnu obradu i učinkovito riješiti ove probleme.
(6) Dijelovi koje je teško obraditi ne doprinose stabilnoj obradi. Neki obradni dijelovi skloni su nestabilnom pražnjenju tijekom obrade zbog svojih ograničenja obrade. Na početku površinske obrade, pri obradi oštrih i oštrih dijelova, zbog male stvarne površine pražnjenja i velike gustoće struje, koncentracija lokalnih proizvoda korozije je previsoka, a točke pražnjenja se ne mogu raspršiti i prenijeti. Preostala toplina nakon pražnjenja nema vremena za difuziju i nakupljanje, uzrokujući pregrijavanje i oštećujući stabilnost obrade. Potrebno je privremeno smanjiti struju i postupno povećati električni standard nakon što se stvarno područje obrade postupno proširi i obrada postupno stabilizira. Prilikom obrade dubokih rupa, nagnutih dijelova i dijelova s ​​dubokim šupljinama, tijekom obrade također se može pojaviti nestabilno pražnjenje zbog poteškoća u uklanjanju strugotine. Zahtijevati odgovarajuće mjere za poboljšanje performansi uklanjanja strugotine. Obrada nagnutih elektroda mora imati visoku visinu izbacivanja troske. Dijelovi s dubokim rupama i dubokim šupljinama mogu koristiti skaliranje veće veličine za elektrode kako bi se poboljšalo uklanjanje strugotine translacijom. Prilikom obrade dubokih kružnih rupa, s instaliranom C-osi, korištenim i koncentričnim učvršćenjem, C-os se može okretati tijekom obrade, postižući vrlo stabilnu obradu. Kada je strojna obrada izvediva, kutni dio za čišćenje usvaja 3-metodu povezivanja osi, to jest, kosu strojnu obradu, kako bi se izbjegao fenomen nestabilnog pražnjenja zbog male površine obradnog dijela. Nadalje, korištenje bočne servo obrade u nekim dijelovima koje je teško obraditi također može poboljšati stabilnost pražnjenja. Korištenje izbjegavanja šupljina i otvaranja ispuha i rupa za uklanjanje strugotine za elektrode također može poboljšati fenomen nestabilnog pražnjenja u nekim teškim situacijama strojne obrade.
(7) Fenomen nestabilnog pražnjenja uzrokovan problemima obrade u procesu obrade. Do nestabilnog pražnjenja može doći i kada se nekim malim koracima u obradi ne rukuje ispravno. Mali obradaci i elektrode koje je teško stegnuti mogu se olabaviti tijekom obrade zbog nedostatka pouzdanih metoda stezanja, što rezultira nestabilnim pražnjenjem. Nakon obrade na stroju za brušenje, obradak će generirati magnetizam, posebno za male izratke. Ako se obradak izravno obrađuje električnim pražnjenjem bez tretmana demagnetiziranjem, to će uzrokovati adsorpciju obradnih strugotina i teško pražnjenje, što će rezultirati nestabilnim pražnjenjem tijekom obrade. Stoga je prije obrade potrebno demagnetizirati obradak. U području obrade ima krhotina, hrđe i neravnina, što dovodi do vrlo nestabilnog pražnjenja na početku obrade. Obrada dijelova s ​​prolaznim rupama ne uzima u obzir korištenje rupa za uklanjanje strugotine tijekom stezanja, što rezultira slijepom donjom obradom, što uvelike smanjuje stabilnost obrade. Fenomen "pucanja" tijekom obrade može uzrokovati labavljenje obratka, a proces paljenja plina također utječe na stabilnost obrade. Odstupanje u korekciji elektrode koje uzrokuje njeno naginjanje tijekom strojne obrade također može malo utjecati na stabilnost pražnjenja. Kod obrade dubokih karijesnih dijelova, ako se nakupljeni ostaci ne uklone na vrijeme četkom, može doći do nestabilnog pražnjenja tijekom obrade, što otežava nesmetan tijek obrade. Na temelju gore navedenih razloga za nestabilno pražnjenje tijekom rada, mogu se poduzeti odgovarajuće mjere za poboljšanje stabilnosti obrade.
Na temelju analize uzroka nestabilnog pražnjenja kod elektroerozijske obrade u prethodnom tekstu, može se vidjeti da pražnjenje strugotine ima presudnu ulogu u stabilnosti elektroerozijske obrade. Većina mjera se u osnovi postiže izravnim ili neizravnim poboljšanjem statusa pražnjenja strojne obrade, postizanjem stabilne strojne obrade pod uvjetom glatkog pražnjenja strugotine. Razumijevanje i eliminiranje različitih čimbenika smetnji u obradi s električnim pražnjenjem važno je jamstvo za postizanje stabilne obrade s pražnjenjem. Poboljšanjem fenomena nestabilnog pražnjenja u strojnoj obradi s električnim pražnjenjem može se izbjeći abnormalno pražnjenje