Дипломная работа: Проектування системи автоматичного керування положенням правлячого електрода в процесі електроерозійного

У процесі виправлення усувається погрішність установки шліфувального круга на фланці і закріплення останніх на шпинделі верстата, надається кругу задана геометрична форма, формується необхідний мікропрофіль робочої поверхні, що полягає в забезпеченні необхідної величини виступання алмазних зерен зі зв'язування.

Таким чином, безпосередньо на стадії виправлення закладають визначені показники працездатності круга і якості обробки. Час, затрачуваний на виправлення, збільшує собівартість шліфувальної операції, тому видалення зв'язування й алмазоносного шару в процесі виправлення необхідно здійснювати з максимальною продуктивністю.

Існуючі методи виправлення алмазних кругов на металевих зв'язуваннях по способі впливу на алмазоносний шар можна підрозділити на механічні, хімічні, теплові і комбіновані.

Механічні методи засновані на видаленні зв'язування і сколювання зерен шляхом абразивної обробки. Виправлення алмазних кругов на металевому зв'язуванні абразивними кругами по методу шліфування забезпечує продуктивність до 265 мм³ /хв і має наступні недоліки:

- згладжування робочої поверхні ( виступання зерен, що ріжуть, над зв'язуванням не перевищує 5-10 % розміру зерна ), що приводить до погіршення якості обробленої поверхні і низкою здатності, що ріже, круга

- часткове руйнування зерен, удавлення зерен у зв'язування, розворот зерен у напрямку вектора швидкості виправлення, виривши зерен зі зв'язування;

- висока величина зносу абразивного круга, що складає 1000 %.

Для поліпшення виступання зерен зі зв'язування при виправленні механічним способом пропонується використовувати чашковий інструмент із матеріалу GC 1207V, який містить алмазні зерна. У процесі виправлення алмазні зерна відриваються від правлячого інструмента і, потрапляючи в зазор між зв'язуванням круга і матеріалом правлячого інструмента, за рахунок ефекту притирання інтенсифікують видалення зв'язування навколо алмазних зерен шліфувального круга. Регулювання інтенсивності видалення зв'язування здійснюється зміною потоку СОЖ, а також розміром зерен у правлячому інструменті. Виправлення вільним абразивом, подаваним у зазор між притиранням і поверхнею обертового круга, дозволяє збільшити продуктивність виправлення, забезпечити виступання зерен, що ріжуть, над зв'язуванням, але вимагає модернізації устаткування, готування спеціальних суспензій і використовується в основному для кругов простої форми.

Електрохімічний метод виправлення застосовується досить обмежено, хоча за дослідженнями В.Д. Дорофеєва і Т.В. Тудоскі характеризується високою продуктивністю ( до 1000 мм³ /хв ), мінімальним зносом правлячого електрода-інструмента і відсутністю шкідливих побічних впливів на зерна алмаза. Разом з тим, вибірковість процесу вимагає для кожного зв'язування підбор відповідного електроліту, створює труднощі при виправленні на верстатах, що працюють зі звичайної СОЖ, тому що потрібні додаткові системи подачі електроліту і резервуарів для його збереження, не дозволяє забезпечити точність профілю, не усуває биття круга.

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 - ????????; 2 - ?????????? ????????; 3 - ????? ??? ?????????? ???

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;