Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

F YZIKÁLNÍ METODY OBRÁBĚNÍ Ing. Jana Kalinová 2013 Elektroerozívní obrábění.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "F YZIKÁLNÍ METODY OBRÁBĚNÍ Ing. Jana Kalinová 2013 Elektroerozívní obrábění."— Transkript prezentace:

1 F YZIKÁLNÍ METODY OBRÁBĚNÍ Ing. Jana Kalinová 2013 Elektroerozívní obrábění

2 Proč fyzikální technologie? Vývoj a používání těžkoobrobitelných materiálů na konstrukce zařízení (žáropevné, žáruvzdorné, kalené mat., keramické, slinuté kovy, kompozitní, atd.) Možnost opracování tvarově složitých součástí Miniaturizace (sondy v medicíně, regulační technice, apod.) Propojení CAD/CAM v automatizovaných provozech

3 Nevýhody fyzikálních metod? Menší produktivita z hlediska úběru materiálu Vysoká energetická náročnost Vysoké vstupní náklady

4 Obrábění elektrickým výbojem Elektroerozivní elektrickou jiskrou Elektroerozivní elektrickým obloukem

5 Chemické obrábění Elektrochemické obrábění Chemické obrábění

6 Obrábění paprskem koncentrované energie Laser Elektronový paprsek Iontový paprsek Plazma

7 Mechanické procesy Obrábění ultrazvukem Kapalinovým paprskem Proudem brusiva

8 Obrábění elektroerozivní 1 – směr posuvu elektrody 2 – nástroj (katoda) 3 – generátor impulsů 4 – pracovní vana s dielektrikem 5 – tekuté dielektrikum (nebo plynné) 6 – obrobek (anoda) 7 – elektrický výboj a – vzdálenost anody a katody (5 až 100 mikrometrů) Pouze pro vodivé materiály !!!

9 Obrábění elektroerozivní Elektrotepelný proces, u kterého se úběr materiálu dosahuje elektrickými výboji mezi katodou (nástrojová elektroda) a anodou (obrobek) ponořenými do tekutého dielektrika (medium s vysokým elektrickým odporem) Úběr materiálu = elektroeroze (tání a odpaření materiálu)

10 Obrábění elektroerozivní k - součinitel úměrnosti mezi katodou a anodou W e - energie výboje U e - střední napájecí napětí I e - střední napájecí proud t - trvání pulzu Q i = k. W e (mm 3 ) h – hloubka kráteru d – průměr kráteru Q i – množství materiálu odebrané jedním výbojem W e = U e. I e. t i (J)

11 Fyzikální pochod úběru Přivedením napětí na elektrody vznikne výboj Intenzita výboje je funkcí a, znečištěním dielektrika a vodivostí dielektrika Výbojový kanál je v místě vysoké rychlosti iontů = vodivý kanál mezi elektrodami Zde je teplota 3000°C až 12000°C => tání a odpaření materiálu obou elektrod

12 Fyzikální pochod úběru Současně se odpařuje dielektrikum => bubliny, které praskají a vzniklé dynamické síly odebírají částečky materiálu Přerušením elektrického obvodu dojde ke snížení teploty, poklesu tlaku plynů, roztavený mat. je odplaven = > kráter Zbytky mat. zůstávají ve formě spalin a mikročástic

13 Fyzikální pochod úběru Cílem je dosáhnout opakovanými výboji na obrobku maximálního úběru a na nástrojové elektrodě minimálního opotřebení Požadujeme co nejvyšší produktivitu, tvarovou a povrchovou přesnost Zajišťujeme to polaritou obvodu, četností výbojů, volbou nástrojového materiálu a volbou dielektrika

14 Obrábění elektroerozivní Podle časového průběhu výboje rozlišujeme OBLOUK – stacionární výboj JISKRA – nestacionární výboj Výboj ovlivňuje množství odebraného materiálu a kvalitu povrchu obrobku.

15 Obrábění elektroerozivní q = t i / T q – časové využití periody výboje t i – trvání pulzu T – perioda, frekvence výbojů Časové využití periody výboje Podle q tedy dělíme výboje na jiskrové a obloukové.

16 Stacionární výboj – elektrický oblouk => větší úběry….. pro HRUBOVÁNÍ Doba trvání pulzu je delší, větší než s Větší časové využití periody q = 0,2 až 1 Frekvence výbojů je nižší Hustota proudu 10 2 až 10 3 A/mm 2 Teplota ve výbojovém kanálu nižší, tj. 3300°C až 3600°C Energie výbojů vyšší, tj. W e = 10 2 J

17 Nestacionární výboj – elektrická jiskra => menší úběry….. pro DOKONČOVÁNÍ Doba trvání pulzu je krátká, menší než s Malé časové využití periody q = 0,03 až 0,2 Frekvence výbojů je vysoká Hustota proudu asi 10 6 A/mm 2 Teplota ve výbojovém kanálu vysoká, tj. cca °C Energie výbojů nižší, tj. W e = až J

18 Využití elektroerozivního obrábění Hloubení dutin zápustek Hloubení forem (lisotechnika, vstřikování, aj.) Tvarově složité povrchy Řezání drátovou elektrodou Leštění povrchů Elektrokontaktní obrábění Mikroděrování

19 Elektroerozivní stroj

20 Schéma zapojení částí stroje pro hloubení dutin zápustek a forem: 1 – pracovní hlava 2 – filtrační zařízení 3 – filtr 4 – dielektrikum 5 – čerpadla 6 – pracovní stůl 7 – obrobek (anoda) 8 – nástroj (katoda) 9 – generátor pulzů 10 – CNC řídící systém

21 Elektroerozivní stroj U CNC strojů je vše řízeno řídícím systémem: Pohyby a polohy pracovního stolu Pracovní parametry generátoru Přívod dielektrika Výměna elektrod ze zásobníku Řízení posuvu elektrody Kontrola probíhající elektroeroze, = >

22 Elektroerozivní stroj Různé aplikace vyžadují různé formy elektrických výbojů z generátoru !! Druhy generátorů: Závislé elektrojiskrové (relaxační) = opakované nabíjení a vybíjení kondenzátorů ze zdroje stejnosměrného napětí. Pracovní podmínky jsou závislé na napěťových poměrech v pracovní mezeře mezi anodou a katodou !

23 Elektroerozivní stroj Druhy generátorů: Nezávislé zdroje výbojů = pracovní podmínky nejsou závislé na napěťových poměrech v pracovní mezeře. Mechanické kolektorové a bezkolektorové generátory Tranzistorové širokorozsahové generátory (používají se nejčastěji).

24 Elektroerozivní stroj Optimální pracovní podmínky mezi elektrodami: Nastavení čelní mezery a a její udržování v pracovním cyklu Regulace proudu a napětí Nastavení doby a frekvence pulzů Volba dielektrika Volba materiálu nástrojových elektrod Regulace přísuvu nástrojové elektrody…. ….. zajišťuje SERVOMECHANISMUS

25 Druhy dielektrika Strojní olej Transformátorový olej Petrolej Destilovaná voda Speciální dielektrika od výrobců

26 Funkce dielektrika Izolant mezi elektrodami Odvod tepla z prac. prostředí Ohraničení výbojového kanálu Odstranění odebraného materiálu z místa výboje Zabránění usazení částic odebraného materiálu na nástrojové elektrodě

27 Vlastnosti dielektrika Dostatečný elektrický odpor Vhodná viskozita Dobrá smáčivost Bod vzplanutí > 60°C Hygienická a ekologická nezávadnost Nízká cena

28 Způsoby vyplachování dielektrika 1 – katoda, 2 – vana, 3 – dielektrikum, 4 – anoda, 5 – přívod dielektrika, VNĚJŠÍ TLAKOVÉ VNITŘNÍ

29 Způsoby vyplachování dielektrika 1 – katoda, 2 – vana, 3 – dielektrikum, 4 – anoda, 5 – přívod dielektrika, 6 - odsávání ODSÁVÁNÍM katodou ODSÁVÁNÍM z vany

30 Způsoby vyplachování dielektrika PULSNÍ KOMBINOVANÉ 1 – katoda, 2 – vana, 3 – dielektrikum, 4 – anoda, 5 – přívod dielektrika, 6 - odsávání

31 Nástrojové elektrody Konstruují se pro každý případ zvlášť Výrobní náklady činí až 50% Celistvé Skládané Kovové Nekovové Kombinované

32 Požadavky na elektrodový materiál Dobrá elektrická vodivost Dobrá tepelná vodivost a kapacita Vysoký bod tání a bod varu Odolnost proti elektrické erozi Adekvátní mechanická pevnost Tvarová stálost Malá tepelná roztažnost Dobrá obrobitelnost

33 Kovové materiály Elektrolytická měď Slitina W a Cu Slitina W a Ag Slitina Cr a Cu Měď Ocel

34 Nekovové materiály Grafit Kombinované Kompozice grafitu a mědi

35 Výběr z kombinací nástroj-obrobek HRUBOVÁNÍ ELEKTRODAOBROBEKKVALITA POVRCHU W – KARBIDOCELSTŘEDNÍ HLINÍKOCELDOBRÁ MOSAZTITANDOBRÁ MĚĎHLINÍKDOBRÁ MĚĎMOSAZDOBRÁ MĚĎANTIKOROSTŘEDNÍ GRAFITRYCHLOŘEZNÁSTŘEDNÍ

36 Výběr z kombinací nástroj-obrobek NAČISTO ELEKTRODAOBROBEKKVALITA POVRCHU W – KARBIDOCELDOBRÁ HLINÍKOCELŠPATNÁ =>MOSAZ/OCEL MOSAZTITANDOBRÁ MĚĎHLINÍKDOBRÁ MĚĎMOSAZDOBRÁ MĚĎANTIKOROSTŘEDNÍ GRAFITRYCHLOŘEZNÁSTŘEDNÍ

37 CNC řízení pohybů jednoduché elektrody 1 - obrobek, 2 – elektroda, 3 – pracovní pohyby

38 Složená elektroda Jednotlivé díly elektrodyVyrobená forma a výrobek

39 Rozměry elektrody kruhového tvaru d – průměr nástrojové elektrody D – průměr dutiny a – velikost pracovní mezery R max – drsnost povrchu Z – tloušťka narušeného povrchu M m – hodnota o niž musí být nástroj menší

40 Rozměry kruhové elektrody - hrubování d = D – 2(a + R max + z) = d – 2 M m Rozměry kruhové elektrody - načisto d = D – 2a

41 Upínání elektrody na přírubu Upínání se volí podle požadované: Přesnosti výroby Operativnosti Hospodárnosti Systémové použitelnosti

42 Upínání elektrody za stopku

43 Upínání elektrody – výměnné držáky

44 Řezání – stejný princip jako hloubení 1 – drátová elektroda (katoda) 2 – CNC řídící systém 3 – generátor 4 – směr posuvu elektrody 5 – vyřezaná drážka 6 – obrobek (anoda) Přímkové tvarové plochy

45 Drátová elektroda Měď, mosaz, molybden Posuv a pohyb CNC řízením v 6ti osách Drát tvarově přesný Předepjatý Rovný Kalibrovaný diamantovým průvlakem

46 1 – zásobník drátu 2 – přívod výbojového proudu 3 – horní vedení drátu 4 – napínání drátu 5 – obrobek 6 – startovací díra 7 – řezaný tvar 8 – dolní vedení drátu 9 – přívod dielektrika Celé zařízení

47 Obrobky drátořezem

48 Tvarová drátová elektroda - dutiny

49 Tvarová drátová elektroda Třírozměrné součásti (nejen plošné) Materiál - měď Tvar trubky obdélníkového průřezu Vysoká pevnost a tuhost nástroje Pohyb ve všech osách Výroba dutin i „obrobku“

50 Leštění povrchů Pro R a = 0,2 Pulzy nízké energie Pulzy krátké doby trvání (3 až 5 μs) Nástroj má leštěný povrch Nástroj koná kmitavý pohyb Krátery se překrývají Hospodárná leštěná plocha do 100cm 2

51 Výroba mikrootvorů Otvory průměr 0,02 až 5mm Hloubka až 100mm Nízká energie pulzů a krátká doba pulzů (3 až 5 μs) Vedení elektrody skleněnou kapilárou Polohování nástroje přídavným optickým zařízením Při vyplachování dielektrika elektroda kmitá díky Ultrazvukovému generátoru kmitů Pro R a = 0,08 až 0,5

52 1 – elektroerozivní stroj 2 – ultrazvukový generátor 3 – řídící systém stroje 4 – dielektrikum 5 – obrobek 6 – nástrojová elektroda 7 – generátor pulzů 8 – převodník elektrických kmitů na mechanické Výroba mikrootvorů

53 Elektrokontaktní obrábění Úběr materiálu obloukovým výbojem Zapojení na střídavý proud Transformátor 10 až 250kW Frekvence 50 až 500Hz Doba trvání výboje až 0,01s Nástrojová elektroda koná otáčivý pohyb => nedojde k přivaření nástroje k obrobku Na elektrodě drážky k lepšímu výplachu dielektrika

54 Elektrokontaktní obrábění Úběr materiálu až 10 6 mm 3 /min Tepelné ovlivnění do hloubky 0,2 až 5mm Vysoká energetická náročnost Vznik ultrafialového záření Nízká kvalita obrobené plochy Vhodné pro řezání nálitků, vtoků, opracování svarů

55 Elektrokontaktní obrábění 1 – napájecí zdroj, 2 – transformátor, 3 – obrobek, 4 – nástrojová elektroda

56 ŘASA, Jaroslav, Přemysl POKORNÝ a Vladimír GABRIEL. Strojírenská technologie vyd. Praha: Scientia, 2001, 221 s. ISBN Použité zdroje


Stáhnout ppt "F YZIKÁLNÍ METODY OBRÁBĚNÍ Ing. Jana Kalinová 2013 Elektroerozívní obrábění."

Podobné prezentace


Reklamy Google