Ako vyriešiť fenomén nestabilného výboja elektrických výbojových obrábacích strojov počas obrábania

Stabilita výboja v elektroenergetických obrábacích strojoch počas obrábania priamo ovplyvňuje kvalitu a efektivitu obrábania a je jedným z dôležitých ukazovateľov na meranie efektívnosti celého procesu obrábania. Preto bol vždy záujmom technikov elektroenergetického obrábania a ako dosiahnuť vysokú stabilitu elektroenergetického obrábania je tiež horúcou témou výskumu a prieskumu v súčasnej oblasti elektroenergetického obrábania. Nižšie, na základe mojich dlhoročných skúseností v obrábaní elektrickým výbojom, vysvetlím fenomén nestabilného výboja pri obrábaní, analyzujem jeho príčiny a navrhnem opatrenia na zlepšenie.
1. Prehľad mechanizmu výbojového procesu elektrických výbojových obrábacích strojov v obrábaní.
Obrábanie elektrickým výbojom sa skladá z mnohých mikroskopických jednopulzných výbojových procesov. Normálny jednopulzový výbojový proces zahŕňa ionizáciu a rozpad média medzi dvoma pólmi, čím sa vytvorí výbojový kanál. Okamžitá vysoká teplota vo výtlačnom kanáli spôsobuje splyňovanie a praskanie pracovnej tekutiny, tavenie a splyňovanie kovových materiálov a okamžitý vysoký tlak spôsobuje vrhanie triesok z obrábania do pracovnej tekutiny. Spojením pulzného výboja prechádza médium medzi dvoma pólmi deionizáciou, obnovou izolácie a zložitým procesom. Základný stav každého pulzného výboja vo výbojovej medzere pri obrábaní elektrickým výbojom sa nazýva stav výboja. Existuje päť typov stavov výboja: otvorený okruh, iskrový výboj, prechodový oblúkový výboj, oblúkový výboj a skrat. Pri skutočnom obrábaní sa striedavo a pravdepodobnostne vyskytujú rôzne stavy vybíjania. Aby sa dosiahlo stabilné obrábanie elektrickým výbojom, je potrebné znížiť abnormálne stavy výboja pri pulznom výboji a zabezpečiť účinný cyklus procesu jednoimpulzového výboja.
2. Hodnotenie stability obrábania elektrickým výbojom a jeho vplyvu.
Pri obrábaní elektrickým výbojom existuje rad odvodených javov a prostredníctvom vonkajších prejavov počas procesu obrábania možno pochopiť stabilitu obrábania a odhaliť abnormálne stavy výboja. Pri bežnom spracovaní je pozorovaná farba iskry zvyčajne modrobiela s červenou farbou plameňa a iskra je malá a rovnomerná. Povrch spracovávanej kvapaliny vyžaruje bezdymové malé bublinky a zvuk iskier je jasný a nepretržitý. Prúd a voltmeter obrábacieho stroja pravidelne kmitajú a servomechanizmus sa posúva konštantnou rýchlosťou. Čas vybíjania a zdvíhanie nástroja počas spracovania pravidelne pokračujú. Hodnota detekcie hĺbky obrábacieho stroja vykazuje stabilný priebeh. Naopak, keď sa výboj počas spracovania sústredí na jedno miesto, farba iskry je jasne červená, hladina kvapaliny vyžaruje biely dym a veľké bubliny, zvuk iskrového výbuchu je nízky a tupý, ukazovateľ prúdu a voltmetra sa prudko kýve a jav nestabilného výboja prudkého skoku servo mechanizmu možno posudzovať ako možnosť oblúkového výboja, ktorý často spôsobuje, že elektróda a obrobok tvoria uhlík a horia. Prechodový oblúkový výboj je o niečo horší ako normálny iskrový výboj počas spracovania. Ukazuje sa, že zvuk výboja je nerovnomerný, vznikajúce bubliny sú väčšie ako pri normálnom výboji, prúd a voltmeter majú zjavné kolísanie, vybíjajú sa na krátky čas počas spracovania a často zdvíhajú nástroj. Hodnota detekcie hĺbky veľmi kolíše tam a späť, pričom ukazuje spätný spiatočný vzor. Prechodový oblúkový výboj sa často vyskytuje pri presnom obrábaní a jeho deštruktívna sila je relatívne nízka, ale ľahko sa transformuje na oblúkový výboj. Príležitostné vybitie naprázdno (otvorený obvod) a skrat počas spracovania sú povolené. Pri vybíjaní naprázdno je na iskrišti napätie väčšie ako 50V, ale netečie ním prúd. Ampérmeter nezobrazuje skrat a vybíjacia medzera je priamo spojená skratom. Keď je medzera skratovaná, prúd je vysoký, ale napätie na oboch koncoch medzery je malé. Skraty môžu elektródu ľahko poškodiť a časté skraty môžu spôsobiť lokálnu tvorbu defektov na obrobku a elektróde. Vybíjanie bez zaťaženia ani skrat nemajú žiadny vplyv na eróziu a spracovanie obrobku, čo ovplyvňuje rýchlosť spracovania. Na základe stabilného stavu počas spracovania je možné určiť stav vybíjania obrábania. Ako už bolo spomenuté, jav nestabilného výboja narúša normálny iskrový výboj a môže sa ľahko zmeniť na abnormálny stav výboja. Nestabilný výboj tiež výrazne znižuje rýchlosť spracovania, čo má za následok nerovnomernú drsnosť povrchu a dokonca vážne problémy s kvalitou povrchu. Spôsobuje objavenie sa povrchových defektov na elektróde. Nepravidelná iskriska v nestabilnom stave výboja sťažuje presné riadenie veľkosti obrábania a ovplyvňuje presnosť obrábania. Je vidieť, že zabezpečenie stabilného výboja pri obrábaní má pre obrábanie veľký význam.
3. Dôvody nestabilného vypúšťania a opatrenia na zlepšenie.
(1) Obrábacie stroje s elektrickým výbojom so slabým výbojovým výkonom často počas obrábania zaznamenávajú nestabilný výboj. Obrábanie elektrickým výbojom sa na dokončenie obrábania spolieha hlavne na dobrý výkon obrábania obrábacích strojov. Vysoko kvalitné obrábacie stroje s elektrickým výbojom sú vybavené rôznymi impulznými výstupnými obvodmi a vreteno má vysokorýchlostné a vysoko odozvové servo charakteristiky, ktoré môžu spĺňať požiadavky na vysokú stabilitu a vysokokvalitné spracovanie počas spracovania. Ak je obrábací výkon obrábacieho stroja slabý, počas spracovania často dochádza k nekontrolovateľnej nestabilite výboja, čo vážne ovplyvňuje kvalitu obrábania. Pracovný výkon impulzného napájania obrábacieho stroja a abnormalita systému servoposuvu obrábacieho stroja sú hlavnými dôvodmi častého výskytu nestability výboja pri obrábaní spôsobenej inherentnými príčinami elektrického výbojového obrábacieho stroja. Ak je tvar vlny impulzného napájania obrábacieho stroja abnormálny, spracovanie nemôže pokračovať stabilne. Na dosiahnutie stabilného výbojového obrábania je potrebné vyžadovať, aby impulzné napájanie obrábacieho stroja vydávalo sériu benígnych impulzov, pracovalo stabilne a spoľahlivo a bez vonkajšieho rušenia. Systém servoposuvu obrábacieho stroja by mal mať vysokú citlivosť a mal by byť schopný presne detegovať iskrisko v stave vybitia, automaticky sa prispôsobovať abnormálnemu vybitiu a čo najviac minimalizovať nastavenie a oneskorenie. Vzhľadom na zložitosť problémov súvisiacich s abnormálnym výkonom obrábacieho stroja by používatelia mali po potvrdení, že ide o problém s obrábacím strojom, bezodkladne kontaktovať oddelenie údržby obrábacích strojov a požiadať o opravu a odstránenie problémov profesionálny personál.
(2) Nesprávne nastavenie elektrických parametrov má negatívny vplyv na stabilitu výboja. Nesprávne použitie elektrických parametrov je hlavným dôvodom nestabilného výboja. Elektrický štandard pozostáva hlavne z troch hlavných elektrických parametrov: prúd, šírka impulzu a medzera impulzu. Použitie nadmerného prúdu, šírky impulzu a medzery impulzov je hlavnou príčinou nestabilného javu výboja spôsobeného neprimeranou úpravou elektrických parametrov. Tieto tri by sa mali špecificky nastaviť a vybrať na základe stability počas spracovania a požiadaviek ukazovateľov procesu spracovania. V prípade nestabilného výboja je prvou úvahou zvýšenie pulzovej medzery, ktorá môže zabezpečiť deionizáciu počas spracovania, zlepšiť podmienky odstraňovania triesok a má malý vplyv na indikátory procesu. Po druhé, zvážte zníženie šírky impulzu. Ak je šírka impulzu príliš veľká, počas spracovania bude krátkodobo príliš veľa výbojov a počas spracovania nebude čas na deionizáciu, čo môže ľahko viesť k horeniu oblúka. Pri spracovaní sú dôležité aj ďalšie parametre. Parametre, ako je rýchlosť zdvihu, čas vybíjania a výška zdvihu, ktoré priamo ovplyvňujú účinok odstraňovania triesok. V prípade nestabilného vybíjania by sa mala zrýchliť rýchlosť zdvíhania noža, mala by sa skrátiť doba vybíjania a mala by sa zvýšiť výška zdvihu noža. Pri elektrických parametroch je potrebné venovať osobitnú pozornosť rozdielu v stabilite výboja medzi hrubým a presným obrábaním. Pri hrubom obrábaní možno vďaka vysokej energii výboja, veľkému iskreniu a dobrému efektu odvádzania triesok často dosiahnuť relatívne stabilné obrábanie, zatiaľ čo pri presnom obrábaní je to naopak, ktoré je náchylné na nestabilný výboj. Preto by sa malo vykonávať špeciálne monitorovanie pre presné obrábanie. Polarita spracovania by mala byť správna. Ak sa pri normálnom spracovaní omylom použije záporná polarita (elektróda je záporná), môže dôjsť k nestabilnému výboju a spracovanie nemôže pokračovať. Preto by sa mala zmeniť polarita spracovania.
(3) Fenomén nestabilného vypúšťania spôsobeného nesprávnou úpravou kvapaliny a problémami s kvalitou počas spracovania. Obrábanie elektrickým výbojom sa vykonáva v prostredí pracovnej tekutiny. Izolačný výkon pracovnej tekutiny hrá deionizačnú úlohu v procese pulzného výboja, urýchľuje chladenie elektródy a obrobku počas spracovania a suspenduje a vypúšťa korózne produkty z výbojovej medzery. Pri obrábaní elektrickým výbojom sa na odstraňovanie triesok často používajú metódy preplachovania a extrakcie kvapaliny, aby sa zabránilo oblúkovému výboju a zabezpečilo sa stabilné spracovanie. Stabilita výboja však môžu ovplyvniť aj nesprávne metódy úpravy kvapaliny. Nadmerný preplachovací a čerpací tlak sťaží vytváranie vypúšťacích kanálov a vytvára nestabilné čiastočné vypúšťanie, najmä pri dokončovaní. Preplachovací a čerpací tlak možno regulovať v rámci kritického tlakového rozsahu blízkeho stabilnému spracovaniu. Nesprávny smer preplachovania oleja môže viesť k hromadeniu triesok pri obrábaní a tvorbe nestabilného výboja a je ľahké vytvárať uhlíkové usadeniny. Vo všeobecnosti sa používa preplachovací olej smerom k oblasti otvoru, zatiaľ čo nalievanie oleja smerom nadol sa používa pre oblasť slepého dna. Aj keď spracovanie preplachovania a čerpania oleja môže účinne odvádzať triesky a zlepšiť stabilitu výtoku, nerovnomerné prietokové polia môžu spôsobiť koncentrovaný výboj a sekundárny výboj, čo výrazne ovplyvňuje rovinnosť a drsnosť obrobku, čo vedie k nerovnomerným výbojovým medzerám. Navyše silná erózia môže spôsobiť abnormálnu stratu rohov elektród. Takže pri presnom obrábaní sa zvyčajne používa metóda spracovania kvapaliny bez preplachovania a obrábania ponorením, pričom sa spolieha na činnosť zdvíhania nástroja na odstránenie triesok a dosiahnutie stabilného obrábania. To kladie vyššie požiadavky na konfiguráciu obrábacích strojov. Keď je vreteno obrábacieho stroja spracovávané s vysokým zrýchlením posuvu, generovaný sací efekt umožňuje efektívne odvádzanie triesok z obrábania, dechtu a výfukových plynov, ktoré existujú medzi elektródou a obrobkom. Dlhodobé spracovanie môže spôsobiť nadmernú teplotu oleja a ak sa povrch oblasti spracovania nemôže dobre ochladiť, je ľahké spôsobiť nestabilný výboj. Teplota oleja by nemala presiahnuť 35 stupňov a ak je to potrebné, na vstupe oleja do cirkulačného systému spracovateľskej kvapaliny by malo byť nainštalované chladiace zariadenie, ktoré ju riadi. Pre stabilitu výtoku z obrábania je dôležitá aj kvalita pracovnej tekutiny pri obrábaní. Znečistená obrábacia kvapalina obsahujúca príliš veľa triesok pri obrábaní nemôže včas zmierniť situáciu znečistenia vo výtlačnej medzere počas spracovania, čo vedie k nerozptyľovaniu výbojových miest a tvorbe škodlivého oblúkového výboja. Nekvalitné obrábacie kvapaliny môžu tiež spôsobiť nestabilný výtok počas obrábania v dôsledku ich slabého výkonu. Použitá kvapalina na obrábanie elektrickým výbojom vyžaduje nízku viskozitu, vysokú izoláciu, schopnosť čistiť výbojové kanály, dobrú tekutosť, priepustnosť a ďalšie vlastnosti. V súčasnosti existuje mnoho typov špeciálnych pracovných kvapalín na obrábanie elektrickým výbojom a dosiahli sa určité úspechy pri pridávaní relevantných prísad do pracovnej tekutiny, ktoré môžu zlepšiť výkon a stabilitu výboja a môžu byť prijaté.
(4) Vplyv faktorov, ako je typ a kvalita použitých materiálov elektród a párovanie elektrických parametrov spracovania rôznych materiálov elektród na stabilitu výboja. Materiál elektródy musí mať dobrú vodivosť a stabilné vybíjacie charakteristiky. Elektródy z čistej medi majú vynikajúci výkon pri obrábaní, najmä pokiaľ ide o stabilitu obrábania, a nie sú náchylné na oblúkový výboj alebo prechodový oblúkový výboj. Môžu sa stabilne vybíjať vo väčšine procesov obrábania a sú široko používané. Dobrá je stabilita spracovania grafitovou elektródou, ktorá sa vyznačuje udržiavaním stabilného výboja pri hrubom obrábaní vysokým prúdom a zabezpečením nízkej straty elektródy. Pri presnom obrábaní je však náchylný na výskyt nestabilných výbojových javov, čo vedie k horeniu oblúka. Zliatina medi volfrámu a zliatina strieborného volfrámu sú zriedka používané elektródové materiály, pretože sú drahé. Stále sa môžu stabilne vybíjať v ťažko obrobiteľných častiach, ako sú mikro a hlboké drážky, s minimálnou stratou elektródy a zvažuje sa ich použitie pri presnom obrábaní. Zvolený materiál elektród musí zabezpečiť kvalitu, aby sa počas spracovania dosiahol stabilný výboj. Čistá meď musí byť elektrolytická meď zbavená nečistôt a kovaná. Existuje niekoľko klasifikácií materiálov grafitových elektród, ako je emi stupeň, ultrajemný stupeň, ultrajemný stupeň, jemný stupeň atď., Ktoré možno vybrať na základe požiadaviek na presnosť a účinnosť spracovania. Kvalita grafitových materiálov by mala byť rovnomerne usporiadaná, s dobrou pevnosťou a nemala by byť náchylná na odlupovanie počas spracovania. Pri použití rôznych materiálov elektród na spracovanie je potrebné flexibilne zvládnuť párovanie elektrických parametrov, aby sa dosiahol stabilný výboj pri spracovaní, dobré výsledky spracovania a hodnota zvoleného materiálu. V súčasnosti mnohé elektrické obrábacie stroje dokážu automaticky párovať elektrické parametre na základe rôznych kombinácií spracovaných materiálov. Párovanie elektrických parametrov sa zaoberá hlavne veľkosťou prúdu, šírkou impulzu a medzerou impulzov. Na základe výkonu materiálu elektródy vyberte vhodné elektrické parametre, aby ste využili výhody spracovania materiálu a zvládli chyby pri jeho spracovaní. Z dôvodu rozdielneho použitia obrábacích strojov.
(5) Neprimeraný výber metód spracovania mal za následok nestabilné vypúšťanie počas spracovania. Či je procesná metóda obrábania elektrickým výbojom rozumná a uskutočniteľná, je tiež kľúčom k dosiahnutiu stabilného obrábania. Väčšina obrábania zahŕňa použitie elektród na hrubé obrábanie na odstránenie veľkého množstva kovu a ich nahradenie polopresnými alebo presnými elektródami na dokončenie prechodového alebo presného obrábania. Kľúčom k tejto procesnej metóde je použitie trepania elektród počas spracovania na zlepšenie odstraňovania triesok a dosiahnutie stabilného spracovania. Použitím metódy voľného posunu v podmienkach viacstupňového obrábania ostatné dve osi vykonávajú rozšírený pohyb súčasne so zvyšujúcou sa hĺbkou obrábania. Použitie trepania pri spracovaní môže spôsobiť, že výboj bude stabilnejší, zníži sa javy sekundárneho výboja a získa sa rovnomernejšia drsnosť povrchu na bočných a spodných povrchoch, čo sa široko používa. Veľkosť otriasacej sily závisí od tvaru a požiadaviek na presnosť spracovávanej časti a vo všeobecnosti sa pri presnom obrábaní považuje za približne 0,03 mm. Vzhľadom na malú trepaciu silu to neovplyvní presnosť profilovania obrábania. Ak sa pri obrábaní nepoužíva metóda otriasania, je ťažké dosiahnuť stabilné obrábanie pri podmienkach vybíjania malej medzery. Je ľahké nájsť nestabilné javy obrábania spôsobené týmto dôvodom v presnom obrábaní. Sekundárny výboj vytvorený nestabilným výbojom môže spôsobiť, že veľkosť obrábania bude príliš veľká a v prípade dobrých podmienok odstraňovania triesky môže tiež spôsobiť, že veľkosť obrábania bude príliš malá, pretože skutočná iskriská medzera je menšia ako miera elektródy. množstvo, takže veľkosť nie je možné presne kontrolovať. Použitie metódy spracovania pretrepávaním môže dosiahnuť stabilné spracovanie a efektívne vyriešiť tieto problémy.
(6) Časti, ktoré sú náročné na stroj, neprispievajú k stabilnému spracovaniu. Niektoré časti spracovania sú náchylné na nestabilný výboj počas spracovania v dôsledku ich obmedzení spracovania. Na začiatku povrchového spracovania, pri spracovaní ostrých a ostrých častí, je kvôli malej skutočnej výbojovej ploche a vysokej prúdovej hustote príliš vysoká koncentrácia lokálnych koróznych produktov a výbojové body sa nedajú rozptýliť a preniesť. Zvyškové teplo po vybití nemá čas na difúziu a akumuláciu, čo spôsobuje prehrievanie a poškodzuje stabilitu spracovania. Po postupnom rozšírení vlastnej oblasti spracovania a postupnom ustálení spracovania je potrebné dočasne znížiť prúd a postupne zvyšovať elektrický štandard. Pri obrábaní hlbokých otvorov, naklonených častí a častí s hlbokými dutinami sa môže počas obrábania vyskytnúť aj nestabilný výboj v dôsledku ťažkostí pri odstraňovaní triesok. Vyžadovať vhodné opatrenia na zlepšenie výkonu odstraňovania triesok. Spracovanie naklonených elektród musí mať vysokú výšku výtoku trosky. Časti s hlbokými otvormi a hlbokými dutinami môžu používať väčšie škálovanie elektród na zlepšenie odstraňovania triesok prostredníctvom translácie. Pri spracovaní hlbokých kruhových otvorov s nainštalovanou osou C, použitým a sústredným upínacím prípravkom sa os C môže počas spracovania otáčať, čím sa dosiahne veľmi stabilné spracovanie. Keď je opracovanie možné, časť na čistenie rohov používa 3- metódu spojenia osí, to znamená šikmé obrábanie, aby sa predišlo javu nestabilného výboja v dôsledku malej plochy obrábanej časti. Okrem toho, použitie bočného servo obrábania v niektorých ťažko obrobiteľných častiach môže tiež zlepšiť stabilitu vybíjania. Použitie zamedzenia dutín a otvorenie výfukových otvorov a otvorov na odstraňovanie triesok pre elektródy môže tiež zlepšiť jav nestabilného výboja v niektorých zložitých situáciách obrábania.
(7) Nestabilný jav vybíjania spôsobený problémami spracovania v procese spracovania. Nestabilný výboj môže nastať aj vtedy, keď sa s niektorými malými krokmi pri spracovateľských operáciách nesprávne zaobchádza. Malé alebo ťažko upínateľné obrobky a elektródy sa môžu počas spracovania uvoľniť kvôli nedostatku spoľahlivých metód upínania, čo má za následok nestabilný výboj. Po spracovaní brúskou bude obrobok generovať magnetizmus, najmä pre malé obrobky. Ak je obrobok priamo spracovaný elektrickým výbojom bez demagnetizačného spracovania, spôsobí to adsorbovanie triesok z obrábania a ich obtiažne vybitie, čo má za následok nestabilný výboj počas spracovania. Preto je potrebné pred spracovaním obrobok demagnetizovať. V oblasti spracovania sú nečistoty, hrdza a otrepy, čo vedie k veľmi nestabilnému vypúšťaniu na začiatku spracovania. Spracovanie dielov s priechodnými otvormi nezohľadňuje použitie otvorov na odstraňovanie triesok počas upínania, výsledkom čoho je slepé spracovanie dna, čo výrazne znižuje stabilitu spracovania. Fenomén „vystreľovania“ počas spracovania môže spôsobiť uvoľnenie obrobku a proces vznietenia plynu tiež ovplyvňuje stabilitu spracovania. Odchýlka v korekcii elektródy, ktorá spôsobuje jej naklonenie počas obrábania, môže tiež mierne ovplyvniť stabilitu výboja. Pri spracovaní častí hlbokých dutín, ak sa nahromadené nečistoty neodstránia včas kefou, môže počas spracovania dôjsť k nestabilnému výboju, čo sťažuje hladký priebeh spracovania. Na základe vyššie uvedených dôvodov nestabilného výboja počas prevádzky je možné prijať zodpovedajúce opatrenia na zlepšenie stability spracovania.
Na základe rozboru príčin nestabilného výboja pri obrábaní elektrickým výbojom v predchádzajúcom texte je zrejmé, že výboj triesok pri obrábaní zohráva rozhodujúcu úlohu v stabilite obrábania elektrickým výbojom. Väčšina opatrení sa v zásade dosahuje priamym alebo nepriamym zlepšením stavu vybíjania obrábania, čím sa dosiahne stabilné obrábanie za podmienok hladkého odvádzania triesky. Pochopenie a eliminácia rôznych interferenčných faktorov pri obrábaní elektrickým výbojom je dôležitou zárukou pre dosiahnutie stabilného výbojového obrábania. Zlepšením javu nestabilného výboja pri obrábaní elektrickým výbojom sa dá vyhnúť abnormálnemu výboju