Одна из основных проблем размерной ЭХО – расширение её технологических возможностей. Критериями этого расширения являются повышение точности воспроизведения формы катода-инструмента (КИ), поддержание стабильности процесса, повышение производительности обработки, снижение высоты микронеровностей обработанной поверхности и ряд других. Одним из способов улучшения технологических показателей является использование импульсных токов.
При таком процессе ток пропускают через межэлектродный зазор (МЭЗ) отдельными импульсами. В паузах между импульсами анодного растворения металла не происходит, а электролит протекает. За счет этого МЭЗ освобождается от продуктов обработки, выравнивается температура электролита. Это способствует поддержанию расчетного режима ЭХО в течение всего периода работы на станке, улучшаются технологические показатели процесса. Чем больше скважность импульсов, тем меньше изменяются условия протекания процесса. Одновременно с этим снижается скорость съема металла, и усложняются источники питания (для компенсации снижения производительности приходится работать на токе большей силы), снижается их надежность.
При ЭХО импульсным током изменяются следующие показатели по сравнению с обработкой на постоянном токе:
- уменьшаются зазоры за счет лучшего удаления продуктов обработки из МЭЗ и возможности сближения КИ с заготовкой во время пауз без опасения получить короткие замыкания;
- снижаются потери напряжения в приэлектродных слоях за счет меньшего газонаполнения МЭЗ в период протекания тока;
- уменьшаются пассивационные ограничения при анодном растворении и увеличение выхода по току. Это объясняется лучшим удалением продуктов обработки из межэлектродного промежутка;
|
|
- растёт плотность тока в момент подачи импульса, что способствует снижению шероховатости обработанной поверхности.
Рассмотрим некоторые моменты подробнее.
Первое. Процесс размерной ЭХО, реализуемый на малых МЭЗ, является самоорганизующимся. Чем больше величина МЭЗ, тем меньше локальная плотность тока, тем ниже скорость обработки на этом участке. При этом при прочих равных условиях, точность воспроизведения формы КИ повышается с уменьшением плотности тока, но производительность падает. С ростом плотности тока при уменьшении величины МЭЗ возрастает производительность при одновременном уменьшении точности. Это хорошо видно из зависимостей производительности процесса ЭХО и точности воспроизведения формы КИ от плотности тока или величины МЭЗ (рис.8.1). Задача технолога состоит в нахождении оптимального соотношения между производительностью и точностью процесса ЭХО.
| Рис. 8.1. Зависимости производительности процесса ЭХО и точности воспроизведения формы КИ от плотности тока или величины МЭЗ |
Применение импульсных токов позволяет расширить зону оптимальных параметров в область более высоких плотностей токов.
Второе. Процесс размерной ЭХО может осуществляться при больших плотностях токов – вплоть до 200 А/см2. Процесс анодного растворения сопровождается значительным тепло- и газовыделением в зоне обработки. Выделяющееся тепло уносится протоком электролита вдоль МЭЗ. При этом при недостаточных скоростях протока электролита образуется значительный градиент температуры вдоль МЭЗ по направлению течения электролита (на входе в МЭЗ температура ниже, чем на выходе из него). Это приводит к неравномерному съёму материала заготовки на различных участках. При значительном газовыделении газовый пузырь, начиная свой рост на катоде, при определённых условиях может достигать анода. Происходит «запирание» МЭЗ, приводящее к пробою, эрозионному повреждению поверхности электродов, искажению формы катода и браку.
|
|
Использование импульсных токов позволяет почти полностью исключить эти нежелательные явления. За импульс тока не успевают сформироваться условия, приводящие к пробою МЭЗ, а в паузе между импульсами происходит полное восстановление свойств среды в МЭЗ.
Третье. Применение импульсных токов в определённых случаях, например при использовании коротких импульсов тока микросекундного диапазона длительностей, позволяет формировать и поддерживать на поверхности обрабатываемого электрода необходимую величину анодного потенциала, и тем самым обеспечивать стабильное протекание процесса ЭХО с высокой точностью воспроизведения формы КИ.