Проектування системи автоматичного керування положенням правлячого електрода в процесі електроерозійного (стр. 3 из 10)

Сполучення електрохімічного методу з механічним впливом на зв'язування і зерна дозволяє підвищити продуктивність виправлення і точність профілю круга, довести продуктивність видалення алмазоносного шару при виправленні велико-зернистих кругов до 500 мм3/хв.

Існуючі способи електроерозійного виправлення ЕЕП шліфувальних кругов по способі ініціювання електричних розрядів можна розділити на двох груп: способи безконтактно- і контактно-ерозійного впливу.

У першому випадку, як і при електроерозійній обробці ( ЕЕО ) металів, пробій міжелектродного проміжку (МЕП) відбувається в результаті скипання окремих ділянок рідини і злиття їхній у суцільний канал, а також утворення струмопровідних містків унаслідок перерозподілу твердих металевих включень у рідині (рис. 2.1). При цьому як джерела технологічного струму використовуються генератори типу ВГ-ЗВ, ШГІ, МГІ, а робітничим середовищем є олія, гас і інші органічні рідини.

Електроерозійний метод виправлення має визначені переваги перед іншими методами, обумовлені його специфічними особливостями. Так, наявність зазору між взаємодіючими поверхнями круга й електрода дозволяє здійснювати безконтактне формоутворення з мінімальним зусиллям і зносом правлячого інструмента; вибірковість і дискретність процесу забезпечує необхідну точність обробки і якість поверхні, що ріже; термічний характер електричної ерозії не ставить даний метод у залежність від фізико-хімічних властивостей абразивомістящого матеріалу; кожне абразивне зерно після виправлення оточено зв'язуванням зі зміненою структурою, що має твердість у 1,3-3 рази більшої, ніж твердість подібної структури; термохімічний вплив ерозії так зерна приводить до утворення на зернах ямок і ступіней, що є додатковими крайками, що ріжуть; після електроерозійного виправлення зерна виступають зі зв'язування на 30-45 мкм, що створює більш розвиту поверхню круга і забезпечує здатність круга, що ріже, у 2,5-3 рази вище, ніж після абразивного виправлення. Електроерозійний метод виправлення забезпечує високу продуктивність (від 100 мм3/хв при чистових і до 1000 мм3/хв при чорнових режимах обробки), порівняно високу точність профілю в межах 5-20 мкм і підвищені властивості рельєфу, що ріжуть.

Недоліками електроерозійного методу виправлення є часткова графітизація алмазних зерен під впливом високих температур при розрядах, необхідність модернізації універсального устаткування або застосування спеціальних установок для виправлення, у зв'язку з тим, що механічні режими виправлення відрізняються від режимів звичайного шліфування.

В другому випадку при контактно-ерозійному способі впливу електричні розряди ініціюються або в результаті наявності ковзного контактування мікронерівностей поверхонь електродів, або при стружечному замиканні електродів з наступним порушенням електричних розрядів ( рис. 2.2 ). У цьому случаї як джерела технологічного струму використовуються генератори типу ІТТ, джерела постійного струму. Технологічним середовищем є, як правило, звичайна шліфувальна СОЖ. Електроерозійне виправлення алмазних кругов на металевих зв'язуваннях методом шліфування електрода при використанні водних розчинів СОЖ забезпечують продуктивність виправлення 200 мм³/хв, збільшення в 2,5 рази здатності, що ріже, у порівнянні з абразивним виправленням.

1 - електрод; 2 - канал розряду; 3 - міжелектродне середовище; 4 - зв'язування; 5 - зерно; 6 - ерозія зв'язування; 7 - графітова плівка; 8 - ерозія зерна; 9 - ерозія матеріалу електрода

Рисунок 2.1 - Схема процесу електроерозійної обробки струмопровідного абразивомістящого шару

1 - електрод; 2- середовище; 3 - зерно; 4 - алмазно-абразивний інструмент; 5 - стружка; 6 - мікродуговий розряд

Рисунок 2.2 - Схема виправлення від джерела постійного струму

За рахунок електроерозійного виправлення на кругах зернистості 100/80 - 250/200 може бути досягнутий різновид рельєфу 20— 90 мкм, відхилення від прямолінійності профілю 10-20 мкм, а відхилення від округлості 8-32 мкм.

Таким чином, обидва способи електроерозійного виправлення шліфувальних кругов відрізняються лише способом ініціювання електричних розрядів, засновані на руйнуванні металевого зв'язування електричними розрядами і по фізичній суті аналогічні ЕЕО металів. Тому спочатку проаналізуємо можливі шляхи інтенсифікації ЕЕО.

Відомо, що при ЕЕО виникають різні виду імпульсів; холості, робочі, фіктивні і короткі замикання (КЗ). Вид імпульсів залежить від величини міжелектродного проміжку і визначає продуктивність електроерозійного видалення оброблюваного матеріалу. Розглянемо вплив величини МЕП на види імпульсів і продуктивність електроерозійної обробки на прикладі рис. 1.1, побудованого за даними роботи Б.Г. Гутніна.

1 - електрод; 2 - ізоляційне покриття; 3 - канал для підведення СОЖ

Рисунок 1.4 - Електроди-інструменти для профілювання поверхні (виправлення) по методу обгинаючої поверхні алмазного круга

Як видно з приведених графіка, у міру збільшення зазору від Qmin зменшується число імпульсів КЗ і росте продуктивність обробки. Існує єдина крапка, що відповідає зазорові α1, у якій через МЕП проходить 100 % робочих імпульсів і, якби при 100%-ном використанні імпульсів, можливому тільки при високій концентрації продуктів ерозії, не зникала і " здатність, що евакуює," МЕП, цій крапці повинна була б відповідати і максимальна продуктивність. Однак, унаслідок того, що при 100%-ном використанні імпульсів можливе виникнення коливального режиму сервопривода, максимальна швидкість знімання відповідає 5-10 % холостих імпульсів при відсутності імпульсів КЗ. При подальшому збільшенні зазору а>а₂, коли круговькість холостих імпульсів перевищує 5-10 %, продуктивність починає падати.

Таким чином, здійснюючи керування процесом ЕЕО з урахуванням видів одиничних імпульсів, можна, через універсальність методу, значною мірою зменшити трудомісткість пошуку режимів, що забезпечують максимальну продуктивність електроерозійної обробки.

Останнім часом запропоновані різні системи автоматичного регулювання процесу ЕЕО, засновані:

- на коефіцієнті використання імпульсів;

- на функції процентного вмісту імпульсів КЗ або залежності співвідношення робочих і аномальних розрядів;

Крім того, відомі способи керування абразивно-електроерозійною обробкою з використанням імпульсів КЗ.

Разом з тим, використовувати відомі способи керування ЕЕО з урахуванням видів імпульсів для керування процесом електроерозійного виправлення шліфувальних кругов не представляється можливим через наступні особливості електроерозійного виправлення:

- при виправленні анодом служить алмазоносний шар, що має неоднорідну структуру - струмонепроводні алмазні зерна розташовані в струмопровідному зв'язуванні; при ЕЕО оброблюваний матеріал представляє однорідну структуру;

- продуктивність виправлення визначається як інтенсивність електроерозійного видалення зв'язування, так і механічного руйнування зерен; при ЕЕО продуктивність обумовлена тільки електроерозійними процесами;

- при виправленні відбувається зшліфовання матеріалу катода алмазними зернами, що перешкоджають зменшенню МЕП, у той же час при ЕЕО можливо зменшення зазору аж до зіткнення поверхні електродів.

На продуктивність ЕЕО впливають властивості технологічного середовища і матеріал електрода, площа обробки, вихідна потужність джерела технологічного струму.

3 Методика реєстрації одиничних імпульсів і їх класифікація

При дослідженні взаємозв'язку видів одиничних імпульсів з механічними режимами електроерозійного виправлення і продуктивністю видалення алмазоносного шару запис одиничних імпульсів струму і напруги здійснювали за допомогою осцилографа Н115 (рис.3.1). Для цієї мети послідовно до гальванометрів осцилографа були підключені додаткові опори: R1 = 30 Ом, R2 = 470 Ом, R3 = 100 Ом - до гальванометра для запису імпульсів струму; R4 = 47 кому і R5 = 5 кОм - до гальванометра для запису імпульсів напруги.

Для виміру інтегральних електричних характеристик процесу електроерозійного виправлення Іср і Ucp використовувалися додаткові амперметри РА1 (0-25 А), РА2 (0-5 А) і вольт-метр PV1 (0-12 В). Підключення приладів і гальванометрів осциллографа G1 до G2 здійснювалося за приведеною схемою (рис. 3.1). Запис здійснювався на осцилографічний фотопапір MC-2-135, швидкість протягання 5000 мм/с.

Записані одиничні імпульси візуально класифікували на чотири види: холості, робочі, імпульси часткового короткого замикання (ЧКЗ) і короткого замикання (КЗ) (рис. 3.2,а,б,у, г), керуючись їхніми визначеннями, приведеними в ДСТ 25331-82, а також у посібнику з експлуатації до блоків харчування ІТТ-35 і ІТТ-9 до алмазно-ерозійних верстатів.

У процесі електроерозійного виправлення робітниче середовище ( 0,3%-ный водний розчин кальцинованої соди ) являє собою слабкий електроліт, а при виникненні механічного контакту між зв'язуванням круга і поверхнею електрода-інструмента відбувається їхнє відносне переміщення зі швидкістю 30-35 м/с. Тому для уточнення форми неодружених імпульсів і імпульсів короткого замикання були проведені спеціальні експерименти.