Come risolvere il fenomeno delle scariche instabili delle macchine utensili a scarica elettrica durante la lavorazione

La stabilità della scarica nelle macchine utensili per elettroerosione durante la lavorazione influisce direttamente sulla qualità e sull'efficienza della lavorazione ed è uno degli indicatori importanti per misurare l'efficacia dell'intero processo di lavorazione. Pertanto, è sempre stata una preoccupazione per i tecnici di ingegneria della lavorazione a scarica elettrica e il modo in cui ottenere un'elevata stabilità della lavorazione a scarica elettrica è anche un argomento di ricerca ed esplorazione nel campo attuale della lavorazione a scarica elettrica. Di seguito, sulla base dei miei anni di esperienza nella lavorazione con elettroerosione, spiegherò il fenomeno della scarica instabile durante la lavorazione, ne analizzerò le cause e proporrò alcune misure migliorative.
1. Panoramica del meccanismo del processo di scarica delle macchine utensili a scarica elettrica nella lavorazione.
La lavorazione a scarica elettrica è composta da molti microscopici processi di scarica a singolo impulso. Il normale processo di scarica a impulso singolo include la ionizzazione e la scomposizione del mezzo tra i due poli, formando un canale di scarica. L'alta temperatura istantanea nel canale di scarico provoca la gassificazione e la rottura del fluido di lavoro, la fusione e la gassificazione dei materiali metallici e l'alta pressione istantanea fa sì che i trucioli di lavorazione vengano lanciati nel fluido di lavoro. Con la giunzione della scarica impulsiva, il mezzo tra i due poli subisce deionizzazione, ripristinando l'isolamento e un processo complesso. Lo stato di base di ciascuna scarica di impulsi nello spazio di scarica durante la lavorazione a scarica elettrica è chiamato stato di scarica. Esistono cinque tipi di stati di scarica: circuito aperto, scarica a scintilla, scarica ad arco di transizione, scarica ad arco e cortocircuito. Vari stati di scarica si verificano alternativamente e probabilisticamente durante la lavorazione effettiva. Per ottenere una lavorazione a scarica elettrica stabile, è necessario ridurre gli stati di scarica anomala nella scarica a impulsi e garantire un ciclo virtuoso del processo di scarica a singolo impulso.
2. Valutazione della stabilità della lavorazione a scarica elettrica e del suo impatto.
Esistono una serie di fenomeni derivati ​​nella lavorazione a scarica elettrica e, attraverso le manifestazioni esterne durante il processo di lavorazione, è possibile comprendere la stabilità della lavorazione e scoprire stati di scarica anomala. Nell'elaborazione normale, il colore della scintilla osservato è solitamente blu bianco con un colore rosso della fiamma e la scintilla è piccola e uniforme. La superficie del liquido di lavorazione emette bollicine senza fumo e il suono delle scintille che si sente è chiaro e continuo. La corrente e il voltmetro della macchina utensile oscillano regolarmente e l'indicatore a quadrante del servo si alimenta a una velocità costante. Il tempo di scarico e l'azione di sollevamento dell'utensile durante la lavorazione continuano regolarmente. Il valore di rilevamento della profondità della macchina utensile mostra una progressione stabile. Al contrario, quando la scarica è concentrata in un punto durante la lavorazione, il colore della scintilla è rosso vivo, il livello del liquido emette fumo bianco e grosse bolle, il suono dell'esplosione della scintilla è basso e sordo, la lancetta della corrente e il voltmetro oscillano bruscamente , e il fenomeno di scarica instabile del brusco salto del servomeccanismo può essere giudicato come la possibilità di scarica ad arco, che spesso fa sì che l'elettrodo e il pezzo formino carbonio e brucino. La scarica dell'arco di transizione è leggermente peggiore del normale stato di scarica della scintilla durante l'elaborazione. È dimostrato che il suono di scarica non è uniforme, le bolle generate sono più grandi di quelle durante la scarica normale, la corrente e il voltmetro presentano fluttuazioni evidenti, si scaricano per un breve periodo durante la lavorazione e sollevano frequentemente lo strumento. Il valore di rilevamento della profondità oscilla notevolmente avanti e indietro, mostrando uno schema di andata e ritorno all'indietro. La scarica dell'arco di transizione si verifica spesso nella lavorazione di precisione e il suo potere distruttivo è relativamente leggero, ma si trasforma facilmente in scarica dell'arco. Sono consentiti occasionali scariche a vuoto (circuito aperto) e cortocircuiti durante la lavorazione. Durante la scarica a vuoto, sullo spinterometro è presente una tensione superiore a 50 V, ma non vi scorre corrente. L'amperometro non visualizza un cortocircuito e lo spazio di scarica è direttamente collegato da un cortocircuito. Quando il gap è cortocircuitato, la corrente è alta, ma la tensione ad entrambe le estremità del gap è piccola. I cortocircuiti possono facilmente danneggiare l'elettrodo e frequenti cortocircuiti possono causare la formazione di difetti nel pezzo e nell'elettrodo localmente. Sia lo scarico a vuoto che il cortocircuito non hanno alcun effetto sull'erosione e sulla lavorazione del pezzo, influenzando la velocità di lavorazione. In base allo stato stabile durante la lavorazione, è possibile determinare lo stato di scarica della lavorazione. Come accennato in precedenza, il fenomeno della scarica instabile interrompe la normale scarica della scintilla e può facilmente trasformarsi in uno stato di scarica anormale. Lo scarico instabile riduce anche significativamente la velocità di lavorazione, con conseguente rugosità superficiale irregolare e persino seri problemi di qualità della superficie. Causa la comparsa di difetti superficiali sull'elettrodo. Lo spinterometro irregolare in uno stato di scarica instabile rende difficile controllare con precisione le dimensioni della lavorazione e influisce sulla precisione della lavorazione. Si può vedere che garantire uno scarico stabile durante la lavorazione è di grande importanza per la lavorazione.
3. Ragioni di scarico instabile e misure di miglioramento.
(1) Le macchine utensili per elettroerosione con scarse prestazioni di scarica spesso subiscono scariche instabili durante la lavorazione. La lavorazione con elettroerosione si basa principalmente sulle buone prestazioni di lavorazione delle macchine utensili per completare la lavorazione. Le macchine utensili a scarica elettrica di alta qualità sono dotate di vari circuiti di uscita a impulsi e il mandrino ha caratteristiche servo ad alta velocità e alta risposta, che possono soddisfare i requisiti di elevata stabilità e lavorazione di alta qualità durante la lavorazione. Se le prestazioni di lavorazione della macchina utensile sono scarse, durante la lavorazione si verifica spesso un'instabilità di scarico incontrollabile, che compromette seriamente la qualità della lavorazione. Le prestazioni di lavoro dell'alimentazione a impulsi della macchina utensile e l'anomalia del sistema di servoalimentazione della macchina utensile sono le ragioni principali del frequente verificarsi di instabilità di scarica nella lavorazione causata dalle ragioni intrinseche della macchina utensile a scarica elettrica. Se la forma d'onda dell'alimentazione a impulsi della macchina utensile è anormale, l'elaborazione non può procedere in modo stabile. Per ottenere una lavorazione a scarica stabile, è necessario richiedere che l'alimentazione a impulsi della macchina utensile emetta una serie di impulsi benigni, funzioni in modo stabile e affidabile e sia priva di interferenze esterne. Il sistema di servoalimentazione della macchina utensile dovrebbe avere un'elevata sensibilità ed essere in grado di rilevare con precisione lo spinterometro nello stato di scarica, regolarsi automaticamente per scariche anomale e ridurre al minimo la regolazione e il ritardo il più possibile. A causa della complessità dei problemi relativi alle prestazioni anomale della macchina utensile, gli utenti devono contattare tempestivamente il servizio di manutenzione della macchina utensile dopo aver confermato che si tratta di un problema con la macchina utensile e richiedere al personale professionale di riparare e risolvere i problemi.
(2) La regolazione errata dei parametri elettrici ha un impatto negativo sulla stabilità della scarica. L'uso errato dei parametri elettrici è la causa principale della scarica instabile. Lo standard elettrico consiste principalmente di tre parametri elettrici principali: corrente, ampiezza dell'impulso e gap dell'impulso. L'uso di corrente, larghezza di impulso e gap di impulso eccessivi è la ragione principale del fenomeno di scarica instabile causato da una regolazione irragionevole dei parametri elettrici. I tre dovrebbero essere specificatamente impostati e selezionati in base alla stabilità durante la lavorazione e ai requisiti degli indicatori del processo di lavorazione. In caso di scarica instabile, la prima considerazione è aumentare il gap di impulso, che può garantire la deionizzazione durante la lavorazione, migliorare le condizioni di rimozione del truciolo e avere un impatto limitato sugli indicatori di processo. In secondo luogo, considerare di ridurre l'ampiezza dell'impulso. Se l'ampiezza dell'impulso è troppo grande, ci saranno troppi tempi di scarica a breve termine durante l'elaborazione e non ci sarà tempo per deionizzare durante l'elaborazione, il che può facilmente portare alla combustione dell'arco. Anche altri parametri sono importanti durante la lavorazione. Parametri come velocità di sollevamento, tempo di scarico e altezza di sollevamento che influenzano direttamente l'effetto di rimozione del truciolo. In caso di scarico instabile, la velocità di sollevamento del coltello dovrebbe essere accelerata, il tempo di scarico dovrebbe essere ridotto e l'altezza di sollevamento del coltello dovrebbe essere aumentata. Quando si ha a che fare con i parametri elettrici, occorre prestare particolare attenzione alla differenza di stabilità allo scarico tra lavorazione di sgrossatura e lavorazione di precisione. Nella lavorazione di sgrossatura, a causa dell'elevata energia di scarica, dell'ampio spinterometro e del buon effetto di rimozione del truciolo, è spesso possibile ottenere una lavorazione relativamente stabile, mentre nella lavorazione di precisione è vero il contrario, che è soggetto a scariche instabili. Pertanto, è necessario eseguire un monitoraggio speciale per la lavorazione di precisione. La polarità dell'elaborazione deve essere corretta. Se la polarità negativa (l'elettrodo è negativo) viene utilizzata per errore durante la normale elaborazione, può verificarsi una scarica instabile e l'elaborazione non può continuare. Pertanto, la polarità di elaborazione dovrebbe essere modificata.
(3) Il fenomeno dello scarico instabile causato da un trattamento del liquido improprio e problemi di qualità durante la lavorazione. La lavorazione a scarica elettrica viene eseguita in un mezzo fluido di lavoro. Le prestazioni di isolamento del fluido di lavoro svolgono un ruolo di deionizzazione nel processo di scarica a impulsi, accelerando il raffreddamento dell'elettrodo e del pezzo durante la lavorazione e sospendendo e scaricando i prodotti di corrosione dallo spazio di scarica. Nella lavorazione con elettroerosione, i metodi di lavaggio e di estrazione del liquido vengono spesso utilizzati per la rimozione dei trucioli per evitare la scarica dell'arco e garantire una lavorazione stabile. Tuttavia, metodi di trattamento del liquido impropri possono anche influire sulla stabilità dello scarico. Una pressione di lavaggio e pompaggio eccessiva renderà difficile la formazione di canali di scarico e produrrà scarichi parziali instabili, specialmente nella finitura. La pressione di lavaggio e pompaggio può essere controllata all'interno di un intervallo di pressione critico vicino a una lavorazione stabile. Una direzione di lavaggio dell'olio errata può portare all'accumulo di trucioli di lavorazione e alla formazione di scarichi instabili ed è facile formare depositi di carbonio. Generalmente si usa l'olio di flussaggio verso la zona di apertura, mentre si usa il versamento di olio verso il basso per la zona inferiore cieca. Sebbene il lavaggio e il pompaggio della lavorazione dell'olio possano scaricare efficacemente i trucioli di lavorazione e migliorare la stabilità dello scarico, campi di flusso irregolari possono causare scarichi concentrati e scarichi secondari, influenzando notevolmente la planarità e la rugosità del pezzo, con conseguenti spazi di scarico irregolari. Inoltre, una forte erosione può causare la perdita anomala degli angoli degli elettrodi. Pertanto, nella lavorazione di precisione, viene solitamente utilizzato il metodo di trattamento liquido della lavorazione senza lavaggio e ad immersione, che si basa sull'azione di sollevamento dell'utensile per rimuovere i trucioli e ottenere una lavorazione stabile. Ciò pone requisiti più elevati per la configurazione della macchina utensile. Quando il mandrino di una macchina utensile viene lavorato con un avanzamento ad alta accelerazione, l'effetto di aspirazione generato consente l'efficace scarico di trucioli di lavorazione, catrame e gas di scarico che si trovano tra l'elettrodo e il pezzo. La lavorazione a lungo termine può causare una temperatura dell'olio eccessiva e se la superficie dell'area di lavorazione non può essere raffreddata bene, è facile causare uno scarico instabile. La temperatura dell'olio non deve superare i 35 gradi e, se necessario, è necessario installare un dispositivo di raffreddamento all'ingresso dell'olio del sistema di circolazione del fluido di processo per controllarlo. La qualità del fluido di lavoro durante la lavorazione è importante anche per la stabilità dello scarico della lavorazione. Il fluido di lavorazione sporco contenente troppi trucioli di lavorazione non può alleviare tempestivamente la situazione di inquinamento nello spazio di scarica durante la lavorazione, con conseguente non dispersione dei punti di scarica e formazione di dannose scariche ad arco. Fluidi di lavorazione di scarsa qualità possono anche causare scarichi instabili durante la lavorazione a causa delle loro scarse prestazioni. Il fluido di lavorazione a scarica elettrica utilizzato richiede bassa viscosità, elevato isolamento, capacità di pulire i canali di scarico, buona fluidità, permeabilità e altre caratteristiche. Esistono attualmente molti tipi di fluidi di lavoro speciali per la lavorazione a scarica elettrica e alcuni risultati sono stati ottenuti aggiungendo additivi pertinenti al fluido di lavoro, che possono migliorare le prestazioni di scarica e la stabilità e possono essere adottati.
(4) L'influenza di fattori quali il tipo e la qualità dei materiali degli elettrodi utilizzati e l'abbinamento dei parametri elettrici di elaborazione dei diversi materiali degli elettrodi sulla stabilità della scarica. Il materiale dell'elettrodo deve avere una buona conducibilità e caratteristiche di scarica stabili. Gli elettrodi di rame puro hanno eccellenti prestazioni di lavorazione, soprattutto in termini di stabilità di lavorazione, e non sono soggetti a scariche ad arco o scariche ad arco di transizione. Possono scaricarsi stabilmente nella maggior parte dei processi di lavorazione e sono ampiamente utilizzati. La stabilità della lavorazione dell'elettrodo di grafite è buona, caratterizzata dal mantenimento di una scarica stabile durante la sgrossatura con corrente elevata e dalla garanzia di una bassa perdita dell'elettrodo. Tuttavia, nella lavorazione di precisione, è probabile che si verifichino fenomeni di scarica instabile, che portano alla combustione dell'arco. La lega di tungsteno di rame e la lega di tungsteno d'argento sono materiali per elettrodi usati raramente perché sono costosi. Possono ancora scaricarsi stabilmente in parti difficili da lavorare come scanalature micro e profonde, con una perdita minima dell'elettrodo, e sono considerate per l'uso nella lavorazione di precisione. Il materiale dell'elettrodo selezionato deve garantire la qualità per ottenere una scarica stabile durante la lavorazione. Il rame puro deve essere rame elettrolitico privo di impurità e forgiato. Esistono diverse classificazioni di materiali per elettrodi di grafite, come grado emi, grado ultra fine, grado ultra fine, grado fine, ecc., che possono essere selezionati in base ai requisiti di precisione ed efficienza della lavorazione. La qualità dei materiali in grafite dovrebbe essere organizzata in modo uniforme, con una buona resistenza e non soggetta a sbucciatura durante la lavorazione. Quando si utilizzano diversi materiali per elettrodi per la lavorazione, è necessario gestire in modo flessibile l'accoppiamento dei parametri elettrici per ottenere una scarica stabile durante la lavorazione, buoni risultati di lavorazione e il valore del materiale selezionato. Al giorno d'oggi, molte macchine elettriche per la lavorazione possono accoppiare automaticamente i parametri elettrici in base a diverse combinazioni di materiali di lavorazione. L'accoppiamento dei parametri elettrici si occupa principalmente della dimensione della corrente, dell'ampiezza dell'impulso e della distanza dell'impulso. In base alle prestazioni del materiale dell'elettrodo, selezionare i parametri elettrici appropriati per sfruttare i vantaggi di lavorazione del materiale e gestire i difetti nella sua lavorazione. A causa del diverso utilizzo delle macchine utensili.
(5) La selezione irragionevole dei metodi di processo ha provocato uno scarico instabile durante la lavorazione. Se il metodo di processo della lavorazione a scarica elettrica è ragionevole e fattibile è anche la chiave per ottenere una lavorazione stabile. La maggior parte delle lavorazioni comporta l'utilizzo di elettrodi per lavorazioni di sgrossatura per rimuovere una grande quantità di metallo, e quindi la loro sostituzione con elettrodi per lavorazioni di semiprecisione o di precisione per completare la transizione o la lavorazione di precisione. La chiave di questo metodo di processo consiste nell'utilizzare lo scuotimento dell'elettrodo durante la lavorazione per migliorare la rimozione dei trucioli e ottenere una lavorazione stabile. Utilizzando il metodo della traslazione libera in condizioni di lavorazione a più stadi, gli altri due assi eseguono simultaneamente il movimento esteso all'aumentare della profondità di lavorazione. L'uso dell'agitazione nella lavorazione può rendere più stabile la scarica, ridurre i fenomeni di scarica secondaria e ottenere una rugosità superficiale più uniforme sulle superfici laterali e inferiori, che è ampiamente adottata. La quantità di forza di scuotimento dipende dalla forma e dai requisiti di precisione della parte di lavorazione ed è generalmente considerata intorno a 0.03 mm nella lavorazione di precisione. A causa della piccola forza di scuotimento, non influirà sulla precisione di profilatura della lavorazione. Se il metodo di scuotimento non viene utilizzato nella lavorazione, è difficile ottenere una lavorazione stabile in condizioni di scarica di piccoli giochi. Nelle lavorazioni di precisione è facile riscontrare fenomeni di lavorazione instabili causati da questo motivo. La scarica secondaria formata da una scarica instabile può far sì che la dimensione della lavorazione sia troppo grande e, nel caso di buone condizioni di rimozione del truciolo, può anche causare una dimensione della lavorazione troppo piccola a causa dello spinterometro effettivo inferiore al ridimensionamento dell'elettrodo quantità, rendendo la dimensione incapace di essere controllata con precisione. L'uso del metodo di elaborazione dell'agitazione può ottenere un'elaborazione stabile e risolvere efficacemente questi problemi.
(6) Le parti difficili da lavorare non favoriscono un'elaborazione stabile. Alcune parti di lavorazione sono soggette a scariche instabili durante la lavorazione a causa dei loro limiti di lavorazione. All'inizio della lavorazione superficiale, durante la lavorazione di parti taglienti e affilate, a causa della piccola area di scarica effettiva e dell'elevata densità di corrente, la concentrazione di prodotti di corrosione locali è troppo elevata ei punti di scarica non possono essere dispersi e trasferiti. Il calore residuo dopo lo scarico non ha il tempo di diffondersi e accumularsi, provocando surriscaldamenti e danneggiando la stabilità della lavorazione. È necessario ridurre temporaneamente la corrente e aumentare gradualmente lo standard elettrico dopo che l'area di elaborazione effettiva si è gradualmente espansa e l'elaborazione si è gradualmente stabilizzata. Durante la lavorazione di fori profondi, parti inclinate e parti con cavità profonde, durante la lavorazione può verificarsi anche una scarica instabile a causa della difficoltà nell'asportazione del truciolo. Richiedere misure appropriate per migliorare le prestazioni di rimozione del truciolo. La lavorazione di elettrodi inclinati deve avere un'elevata altezza di scarico della scoria. Le parti con fori profondi e cavità profonde possono utilizzare una scalatura di dimensioni maggiori per gli elettrodi per migliorare la rimozione dei trucioli attraverso la traslazione. Durante la lavorazione di fori circolari profondi, con un asse C installato, un dispositivo utilizzato e concentrico, l'asse C può ruotare durante la lavorazione, ottenendo una lavorazione molto stabile. Quando la lavorazione è fattibile, la parte di pulizia degli angoli adotta un metodo di collegamento dell'asse 3-, ovvero una lavorazione obliqua, per evitare il fenomeno dello scarico instabile dovuto alla piccola area della parte lavorata. Inoltre, l'utilizzo della servolavorazione laterale in alcune parti difficili da lavorare può anche migliorare la stabilità di scarico. L'uso di evitare vuoti e aprire fori di scarico e rimozione truciolo per gli elettrodi può anche migliorare il fenomeno di scarica instabile in alcune situazioni di lavorazione difficili.
(7) Il fenomeno di scarica instabile causato da problemi di elaborazione nel processo dell'operazione di elaborazione. Lo scarico instabile può verificarsi anche quando alcuni piccoli passaggi nelle operazioni di lavorazione non vengono gestiti correttamente. Pezzi piccoli o difficili da bloccare e gli elettrodi possono allentarsi durante la lavorazione a causa della mancanza di metodi di bloccaggio affidabili, con conseguente scarica instabile. Dopo essere stato lavorato da una rettificatrice, il pezzo in lavorazione genererà magnetismo, soprattutto per piccoli pezzi. Se il pezzo viene lavorato direttamente mediante scarica elettrica senza trattamento di smagnetizzazione, i trucioli di lavorazione verranno assorbiti e difficili da scaricare, con conseguente scarica instabile durante la lavorazione. Pertanto, è necessario smagnetizzare il pezzo prima della lavorazione. Sono presenti detriti, ruggine e sbavature nell'area di lavorazione, con conseguenti scariche molto instabili all'inizio della lavorazione. La lavorazione di pezzi con fori passanti non prevede l'utilizzo di fori per l'asportazione del truciolo durante il bloccaggio, con conseguente lavorazione del fondo cieco, riducendo notevolmente la stabilità della lavorazione. Il fenomeno dello "scatto" durante la lavorazione può causare l'allentamento del pezzo e anche il processo di accensione del gas influisce sulla stabilità della lavorazione. Anche la deviazione nella correzione dell'elettrodo che ne provoca l'inclinazione durante la lavorazione può influire leggermente sulla stabilità della scarica. Nella lavorazione di parti con cavità profonde, se i detriti accumulati non vengono rimossi in modo tempestivo con una spazzola, durante la lavorazione possono verificarsi scarichi instabili, rendendo difficile il corretto svolgimento della lavorazione. Sulla base dei motivi di scarico instabile durante il funzionamento sopra menzionati, è possibile adottare misure corrispondenti per migliorare la stabilità del processo.
Sulla base dell'analisi delle cause della scarica instabile nella lavorazione con elettroerosione nel testo precedente, si può vedere che lo scarico dei trucioli di lavorazione gioca un ruolo cruciale nella stabilità della lavorazione con elettroerosione. La maggior parte delle misure viene sostanzialmente ottenuta migliorando direttamente o indirettamente lo stato di scarico della lavorazione, ottenendo una lavorazione stabile in condizioni di scarico del truciolo regolare. Comprendere ed eliminare i vari fattori di interferenza nella lavorazione con elettroerosione è una garanzia importante per ottenere una lavorazione con scarica stabile. Migliorando il fenomeno della scarica instabile nella lavorazione a scarica elettrica, è possibile evitare scariche anomale