Способ электроэрозионной обработки Советский патент 1991 года по МПК B23H1/00 

Изобретение относится к области электрофизических и электрохимических методов обработки, а именно к способам электроэрозионной обработки,

Целью изобретения является повышение производительности обработки за счет исключения электролиза воды.

На фиг.1 приведена экспериментальная зависимость напряжения на электродах от длительности импульса при отсутствии электролиза (кривая 1), а также холостые биполярные импульсы различной формы, соответствующие функциям fi(t)- кривая 2, f2(t) - кривая 3, fa(t) - кривая 4; на фиг 2 - схема устройства, реализующего способ

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно определяют по экспериментальной зависимости напряжения на электродах от длительности импульса постоянную времени т , характеризующую данную рабочую среду (воду)

Определение гвс осуществляется по следующей методике

К металлическим электродам, погруженным в исследуемую рабочую жидкость (воду) на расстоянии 3 - 5 мм друг от друга, подводят импульсы напряжения прямоугольной формы от маломощного генератора импульсов, например, Г5-15 с фиксированной частотой следования импульсов например 10 кГц и минимальной амплитудой, например 150 В Затем для различных значений длительностей импуль- сов определяют минимальное значение амплитуд импульсов напряжения при которых прекращается электролиз воды, о котором судят по прекращению газовыделений при визуальном контроле с помощью наприо

ON

44 00 00

мер, микроскопа МБС-9 в процессе сближения электродов с помощью микрометрического перемещения вплоть до их механического контакта. Затем строят кривую зависимости минимального импульсного напряжения разложения воды в зависимости от длительности импульсов (кривая 1, фиг.1), которая, как установлено экспериментами, описывается функцией

вида U(t) U3;iexp(-t/ rf), где иэл - амплитуда напряжения.

Отсюда постоянную времени гв определяют по формуле

Затем с помощью цепи, состоящей из последовательно включенной емкости С1, индуктивности L, первичной обмотки импульсного трансформатора 2, к вторичной обмогке которого подключены электроды, образующие межэлектродный зазор, приведенное сопротивление 3 которого равно R, и ключевого элемента 4, формируют биполярные импульсы напряжения по закону

t

и(1)иэл f(t) e

где

причем

ГВ ТЕ

Вид функции f(t) определяется соотношением величин R и гкр

гв

2VC

При R гкр где

Ј

f(t) fi(t) (1 - «t

1

Гв

При R rp f(t) f2(t)

ilLdnii }

m

ar

.

R 2 L

R rKp f ( t - f3(t)

где m

/3 arctg-5

При 0,2 гкр sin(nt-/)

и

Ш0

гДе n - : п

/3 arctgg

Для всех трех случаев обеспечивается равенство площадей прямой и обратной полуволн с точностью не хуже 10 - 20%.

П р и м е р . По описанной методике определяли зависимость минимального импульсного напряжения воды от длительности импульса при частоте следования

0

5

0

импульсов 10 кГц, максимальном амплитудном напряжении на электродах Us - 150 В и температуре воды 12°С.

Результаты приведены в таблице .

Постоянная времени для приведенных

данных составила те 3,3 мкс. Параметры разрядного контура выбраны так, что гв

3 мкс, т.е. гв тв .

Приведенное к первичной обмотке импульсного трансформатора сопротивление межэлектродного зазора связано с сопротивлением самого зазора соотношением R гэп , где п - коэффициент трансформации. Эксперименты показали, что величина г3 лежит в диапазоне гэ (1,5 --3,5) Ом.

Приняв гз 2,5 Ом и п 20 из условия гкр R и Гкр 2 ДГ , получим

2гв 2-3-10 б „.;п-3

Q - .

ГЗ ГГ

&

2,5400

9

°мкф;

1500 мк Гк;

25

Гкр 2 / Т5ШГ7 10 Vfi-r,r3

Ом .

0

5

0

5

0

5

При указанных значениях. L, С и R

формируются импульсы, описываемые функцией fi(t). Если сопротивление зазора снижается до г3 1-,5 Ом, то R 600 Ом и R Гкр и формируются импульсы, описываемые функцией тз(г.).

При повышении сопротивления промежутка до г3 3,5 Ом приведенное сопротивление R повышается до R 1400 Ом и формируются импульсы, описываемые функцией f2(t), Во всех случаях обеспечивается безэлектролизная обработка.

Можно увеличить запас для безэлектролизной обработки, изменив коэффициент трансформации импульсного трансформатора п. При уменьшении п до 15 для емкости С мкф гкр 8660 м, a R изменяется в диапазоне от 337,5 до 787.5 Ом, т.е. имеет место безэлектролизная обработка при R Гкр. Постоянная времени гв VLC 2,6 мкс. Однако амплитуда импульсов тока при этом снижается, уменьшая производительность обработки. Тем не менее данный режим оказался эффективным при обработке мелкоструктурных деталей типа замедляющих систем СВЧ-приборов.

Производительность обработки меди на максимальных режимах при напряжении источника питания постоянного тока U 1500 В составила 60 мм2/минпри обработке электродом-проволокой 00 3 м образца толщиной Н 40 мм. Шероховатость обработанной поверхности Rz Юмкм. Электролиз отсутствовал.

Однако формирование импульсов поза- кону функции fa(t) требует введения следующего ограничения. Так, если R 0,2 гкр, то режим формирования импульсов становится более колебательным с увеличенными значениями амплитуды обратной полуволны импульса напряжения и ее площади. Вследствие этого резко снижается производительность обработки и увеличивается износ электрода-инструмента, так как обработка происходит одинаковыми разно- полярными импульсами. Процесс обработки сопровождал электролизом воды, обусловленным действием третьей положительной полуволяы импульса напряжения, амплитуда и постоянная времени которой превышают аналогичные характеристики рабочей среды - воды. Попытка изготовить такими импульсами управляющие тонкопленочные хромовые электроды у дефлект- ронов передающих ЭЛП-видиконов не увенчалась успехом. При подаче таких импульсов на дефлектрон, представляющий собой стеклянный цилиндр с нанесенной на его внутреннюю поверхность микронной хромовой пленкой, происходило мгновенное травление пленки по всей поверхности цилиндра,

Формирокание импульсов напряжения по экспоненциально спадающим законам с

постоянной времени тв гв например гв 4-5 мкс, всегда сопровождается возникновением электролиза воды, препятствующего формированию искровых импульсных

5

0

5

0

разрядов и проведению электрозрозионной обработки.

По предлагаемому способу при изменении электропроводимости воды, имеющем место в реальных производственных условиях, режим электроэрозионной обработки практически не нарушается.

Формула изобретения Способ электорэрозионной обработки токопроводящих материалов в воде биполярными импульсами напряжения, включающий формирование импульсов напряжения с равными площадями прямой и обратной полуволн, отличающийся тем, что. с целью повышения производительности обработки за счет исключения электролиза воды, предварительно определяют по экспериментальной зависимости минимального импульсного напряжения разложения воды от длительности импульса

постоянную времени Ге. характеризующую данную воду, и формируют импульсы напряжения в соответствии с выражением j

U(t) иэ„ОД е гв ,

где Уэл - амплитуда напряжения, используемого в электроэрозионной обработке;

f(t) - функция,характеризующая изменение амплитуды напряжения на электродах,

гв - постоянная времени, причем постоянную времени Гв выбирают не более по#стоянной времени гв ,

Изобретение относится к области электрофизических и электрохимических методов обработки, а именно, к способам электроэрозионной обработки. Цель изобретения - повышение производительности обработки за счет исключения электролиза воды, используемой в качестве рабочей среды. Предварительно определяют по экспериментальной зависимости минимального импульсного напряжения разложения воды от длительности импульса постоянную времени Τ_В, характеризующую данную воду. Импульсы напряжения формируют в соответствии с выражением U(T) = U_эл.F(T)L^-(т:τ_В⁾, где U_эл. - амплитуда напряжения, используемого в электроэрозионной обработке

F(T) - функция, характеризующая изменение амплитуды напряжения на электродах

Τ_В - постоянная времени, выбираемая из условия Τ_В≤Τ_В. 2 ил. 1 табл.

Область электролиза

I

S

,мкс

Фае. Ч

JL

1C