Projekt
"Podpora výuky v cizích jazycích na SPŠT"
Elektrochemické obrábění, elektroerozivní obrábění
STTN3
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR
ELEKTROCHEMICKÉ OBRÁBĚNÍ -
Elektrochemické obrábění je metoda beztřískového (bezsilového) řízeného obrábění elektricky vodivých materiálů.
-
Podstatou metody je fyzikální jev zvaný eletrolýza.
-
Hlavní zákonitosti elektrochemického obrábění jsou dány Faradayovými zákony, teorií elektrolytů a termodynamikou galvanických článků.
-
Pozor, obrábět lze pouze vodivé materiály!
Princip metody Nástroj : katoda-nástrojová elektroda. Obrobek : anoda - anoda kopíruje tvar katody Obrobek (anoda) je ponořen do elektrolytu viz. obr. 1 a dochází na něm k reakci, při níž se kationty elektrolytu slučují s anionty kovu na povrchu anody a postupně rozrušují (ubírají) kov z anody.
Obr. 1. Schéma elektrochemického obrábění [1] 1 – obrobek (anoda), 2 – napájecí zdroj, 3 – nástroj (katoda), 4 – pracovní vana, 5 – elektrolyt
2
ELEKTROCHEMISCHE BEARBEITUNG - Die elektrochemische Bearbeitung ist eine Methode der spanlosen (kräftefreien) gesteuerten Bearbeitung von stromleitenden Materialien. - Die Basis der Methode ist eine physikalische Erscheinung, die Elektrolyse genannt wird. - Die Hauptgesetzlichkeiten der elektrochemischen Bearbeitung sind durch die Faraday Gesetze, die Theorie der Elektrolyten und die Thermodynamik der galvanischen Elemente. - Vorsicht! Man kann nur stromleitende Materialien bearbeiten!
Das Prinzip der Methode Das Werkzeug: die Kathode – die Werkzeugelektrode Das Arbeitsstück: die Anode – die Anode kopiert die Form der Kathode Das Arbeitsstück (die Anode) ist in den Elektrolyt eingetaucht (sieh Bild 1) und es kommt an ihm zur Reaktion, bei der Kationen des Elektrolytes mit Anionen des Metalls an der Oberfläche der Anode verbunden werden, und stufenweise zerstören (nehmen ab) das Metall von der Anode.
Bild 1. Das Schema der elektrochemischen Bearbeitung [1] 1 – Das Arbeitsstück (die Anode), 2 – die Stromquelle, 3 – das Werkzeug (die Kathode), 4 – die Arbeitswanne, 5 - der Elektrolyt
3
Měrný úběr materiálu závisí na. -
minimální pracovní mezeře mezi elektrodami, jejím udržení na stále stejné velikosti (cca 0,05 až 1 mm),
-
na teplotě,
-
rychlosti proudění
-
složení elektrolytu.
Jako elektrolyt se používá: -
NaCl, NaNO3, NaClO3, HCl, H24 a NaOH
Mezi materiály, které jsou elektrochemickým obráběním špatně obrobitelné, patří: -
šedá litina (téměř neobrobitelná),
-
slitiny s velkým obsahem uhlíku
-
duraly obsahující křemík.
Princip elektrochemického obrábění se využívá u různých technologií obrábění: •
obrábění s nuceným odstraňováním produktů vzniklých chemickými reakcemi: o
o
•
obrábění proudícím elektrolytem:
hloubení tvarů a dutin zápustek a forem;
hloubení otvorů malých průměrů;
odstraňování otřepů;
dělení materiálů
s mechanickým odstraňováním (někdy označované jako anodomechanické obrábění):
broušení;
lapování;
honování;
povrchové obrábění bez odstraňování produktů vzniklých chemickými reakcemi: o
leštění;
o
povrchové značení.
4
Die messbare Materialabhebung hängt vom Folgenden ab: -
Der minimale Arbeitsspalt zwischen den Elektroden und ihres Halten auf der immer gleichen Größe (ca. 0,05 bis 1 mm),
-
die Temperatur,
-
die Strömungsgeschwindigkeit,
-
die Elektrolytzusammensetzung.
Als Elektrolyt wird Folgendes benutzt: -
NaCl, NaNO3, NaClO3, HCl, H24 und NaOH
Zwischen Materialien, die durch elektrochemische Bearbeitung schwerbearbeitbar sind, gehören: -
der Grauguss (fast nicht bearbeitbar),
-
die Legierungen mit großem Kohlenstoffinhalt
-
das Duraluminium mit Silizium
Das Prinzip der elektrochemischen Bearbeitung wird bei verschiedenen Bearbeitungstechnologien benutzt: •
die Bearbeitung mit Zwangsbegeben von Produkten, die durch chemische Reaktionen entstehen: o die Bearbeitung durch strömenden Elektrolyt:
das Ausheben der Gesenkformen und Gesenkgravuren und Formen;
das Ausheben von Öffnungen mit einem Kleindurchmesser;
das Entgraten;
die Materialtrennung.
o mit mechanischem Beheben (manchmal als anodenmechanische Bearbeitung bezeichnet):
•
das Schleifen;
das Läppen;
das Honen
die Oberflächenbearbeitung ohne Begeben von Produkten, die durch chemische Reaktionen entstehen: o die Glättung o die Oberflächenmarkierung.
5
Elektrochemické obrábění proudícím elektrolytem
Používá se při hloubení dutin forem a zápustek (obr.2), tvarových otvorů a obrábění vnějších tvarových ploch (obr.3). Nástroj : Nástrojová elektroda (katoda), která má negativní tvar vyráběného povrchu. Je „vtlačována“ do obráběného materiálu rychlostí 0,5 až 10 mm.min-1. Velikost této rychlosti závisí na: -
pracovním proudu;
-
velikosti a tvaru obráběné plochy;
-
rychlosti rozpouštění anody;
-
přípustné výši teploty elektrolytu. Přívod elektrolytu mezi obrobek a nástroj (elektrodu) musí být plynulý rychlostí asi
30ms1, elektrolyt vyplňuje rovnoměrně celou pracovní mezeru (0,12 až 0,75 mm) mezi elektrodami.
Obr.2 Schéma zařízení pro elektrochemické hloubení dutin [1] 1 – napájecí zdroj, 2 – mechanismus posuvu, 3 – odsávání, 4 – filtr, 5 – nástroj, 6 – obrobek, 7 – pracovní stůl, 8 – čerpadlo, 9 – zásobník elektrolytu, 10 – filtr, 11 – nádrž s elektrolytem, 12– izolace
Obr.3. Schéma zařízení pro elektrochemické obrábění vnějších tvarových ploch [1] 1 – nástroj (katoda), 2 – rozvod elektrolytu, 3 – čerpadlo, 4 – nádrž s elektrolytem, 5 – chladič, 6 – filtr, 7 – regulátor tlaku, 8 – pracovní komora, 9 – obrobek (anoda) 6
Die Bearbeitung durch strömenden Elektrolyt Es wird beim Ausheben der Gesenkformen und Gesenkgravuren (Bild 2), bei den Öffnungsformen und bei der Bearbeitung von Außenformflächen (Bild 3) benutzt. Das Werkzeug: Die Werkzeugelektrode (die Kathode), die eine negative Form der bearbeitenden Oberfläche hat. Sie ist in das bearbeitende Material mit der Geschwindigkeit von 0,5 bis 10 mm.min-1 hineingedrückt. Die Höhe dieser Geschwindigkeit hängt von Folgendem ab: - der Arbeitsstrom; -
die Bearbeitungsflächengröße und –Form;
- die Geschwindigkeit der Anodenauflösung; - die zulässige Höhe der Elektrolyttemperatur. Die Elektrolytzuleitung zwischen das Arbeitsstück und das Arbeitswerkzeug (die Elektrode) muss fließend mit der Geschwindigkeit von ca. 30ms1 sein. Der Elektrolyt erfüllt kontinuierlich den ganzen Arbeitsspalt (0,12 bis 0,75 mm) zwischen den Elektroden.
Bild 2. Das Schema der Apparatur für das elektrochemische Ausheben von Hohlräumen [1] 1 – die Stromquelle, 2 – das Verschiebungsmechanismus, 3 – die Absaugung, 4 – der Filter, 5 – das Werkzeug, 6 – das Arbeitsstück, 7 – der Arbeitstisch, 8 – die Pumpe, 9 – der Elektrolytträger, 10 – der Filter, 11 – der Elektrolyttank, 12 – die Isolation Bild 3. Das Schema der Apparatur für die elektrochemische Bearbeitung von Außenformflächen 1 – das Werkzeug (die Kathode), 2 – die Elektrolytverleitung, 3 – die Pumpe, 4 - der Elektrolyttank, 5 – der Kühler, 6 – der Filter, 7 – der Druckregulator, 8 – die Arbeitskammer, 9 – das Arbeitsstück (die Anode)
7
Výpočty nástroje je uveden ve specializovaných publikacích. Vypočítaný tvar je nutno experimentálně ověřit. Pro dosažení přesného tvaru obráběné plochy, je nutné provést korekci tvaru nástroje, případně na místa, kde by došlo k nežádoucímu úběru materiálu, nanést na boky nástroje izolační vrstvu (používá se vhodná pryskyřice). Materiál nástroje : •
mosaz,
•
měď,
•
korozivzdorné oceli,
•
grafit a kompozice (složené z grafitu a mědi).
Přesnost tvaru obrobené plochy závisí na : •
pracovním napětí,
•
přísuvové rychlosti,
•
úběru materiálu,
•
teplotě a viskozitě elektrolytu
•
na velikosti pracovní mezery.
Dosahované parametry: •
přesnost jednoduchých tvarů: ±0,01 mm;
•
přesnost složitých tvarů: ±0,05 až 0,2 mm;
•
jakost obrobeného povrchu: Ra = 0,2 až 2µm.
Elektrochemické obrábění s mechanickým odstraňováním produktů vzniklých reakcí Do této kategorie se řadí elektrochemické broušení, lapování a honování.
8
Die Rechnung des Werkzeuges ist in spezialisierten Publikationen eingeführt. Die berechnete Form ist es nötig experimental zu überprüfen. Für die Erreichung der genauen Form der Bearbeitungsfläche ist es nötig die Korrektion der Werkzeugform durchzuführen, bzw. an die Plätze, wo es zu unerwünschtem Materialabheben kommen würde, an die Werkzeugseiten eine Isolationsschicht aufzutragen (es wird geeignetes Harz benutzt).
Das Werkzeugmaterial: •
das Messing,
•
das Kupfer,
•
korrosionsbeständige Stähle
•
der Grafit und Kompositionen (gemischt aus Grafit und Kupfer).
Die Formgenauigkeit der Bearbeitungsfläche hängt vom Folgenden ab: • die Arbeitsspannung, • die Zustellgeschwindigkeit, • das Materialabheben, • die Elektrolyttemperatur und die –Viskosität, • die Größe des Arbeitsspaltes. Die erreichten Parameter: • die Genauigkeit der einfachen Formen: ± 0,01 mm; • die Genauigkeit der komplizierten Formen: ± 0,05 bis 0,2 mm; • die Bearbeitungsflächengüte: Ra = 0,2 bis 2 µm. Die elektrochemische Bearbeitung mit mechanischem Beheben von durch Reaktion entstandenen Produkten In diese Kategorie reiht man elektrochemisches Schleifen, Läppen und Honen an.
9
Elektrochemické broušení Při elektrochemickém broušení je obráběný materiál odebírán z 85 až 90 % anodickým rozpouštěním a z 10 až 15 % mechanickým účinkem zrn brousicího kotouče. Nástroj : elektricky vodivé brousicí kotouče (obr. 4), např. se zrny diamantu uloženými v kovové (nikl, bronz) vazbě Výhody : obrábění bez silových a tepelných účinků, bez otřepů a malé opotřebení brousicího kotouče.
Obr. 4 Schéma elektrochemického broušení s vodivým brousicím nástrojem [1] 1 – zásobník elektrolytu, 2 – nástroj (brousicí kotouč), 3 – napájecí zdroj, 4 – obrobek Dosahované parametry: •
rychlost úběru materiálu až 1,5 mm3.min-1;
•
jakost opracovaného povrchu Ra = 0,012 až 0,25µm.
10
Das elektrochemische Schleifen Bei dem elektrochemischen Schleifen wird das Bearbeitungsmaterial von 85 bis 90 % durch anodisches Lösungsmittel und von 10 bis 15 % durch mechanische Wirkung von Körnern der Schleifscheibe abgenommen.
Das Werkzeug: stromleitende Schleifscheiben (Bild 4), z.B. mit Diamantenkörnern, die in der Metallbindung (das Nickel, die Bronze) gelegt werden
Die Vorteile: die Bearbeitung ohne Kraft- und Wärmewirkung, ohne Grat und kleine Abnutzung der Schleifenscheibe
Bild 4. Das Schema des elektrochemischen Schleifens mit stromleitendem Werkzeug [1] 1 – der Elektrolytträger, 2 – das Werkzeug (die Schleifscheibe), 3 – die Stromquelle, 4 – das Arbeitsstück
Die erreichten Parameter: • die Geschwindigkeit der Materialabhebung bis 1,53 mm .min-1; • die Bearbeitungsflächengüte Ra = 0,012 bis 0,25µm.
11
Elektrochemické lapování Do pracovního místa se spolu s elektrolytem přivádějí také volná brousicí zrna. Nástroj : ocelové nebo litinové kotouče Dosahované parametry: •
jakost opracovaného povrchu Ra = 0,2 až 0,5 µm;
•
přesnost rozměrů ±0,05 mm.
Elektrochemické honování U elektrochemického honování je kinematika obrábění stejná jako u honování klasického. Nástroj : honovací hlava s nevodivými lištami připojená na záporný pól stejnosměrného napětí Poznámka -
Honovací lišty jsou vyráběny ze zrn SiC, Al23 nebo diamantu uložených v kovové vazbě. Jako elektrolyt se používají vodní roztoky NaNO3 nebo NaNO2 + Na23 v 15% koncentraci.
Obrobek: obráběná součást je od rámu stroje odizolována a připojena na kladný pól. Dosahované parametry: Dosahují se stejné parametry jako u klasického honování, ale elektrochemické honování je až 6krát produktivnější oproti klasickému honování. Kvalitu ovlivňuje: •
velikost a stabilita pracovní mezery,
•
dokonalost a úplnost rozptýlení elektrolytu v pracovní mezeře.
12
Das elektrochemische Läppen In die Arbeitsstelle werden gemeinsam mit dem Elektrolyt auch freie Schleifkörner zugelitten. Das Werkzeug: Stahl- und Legierungsschleifen Die erreichten Parameter: • die Bearbeitungsflächengüte Ra = 0,2 bis 0,5µm; • die Maßgenauigkeit ± 0,05 mm. Das elektrochemische Honen Beim elektrochemischen Honen ist die Bearbeitungskinematik gleich wie beim klassischen Honen. Das Werkzeug: der Honkopf mit nicht leitenden Leisten, der zu negativem Pol der Gleichstromspannung verbunden ist
Die Bemerkung: die Honleisten werden von SiC-, Al23 - oder Diamantenkörnern hergestellt, die in einer Metallbindung gelegt werden. Als Elektrolyt werden Wasserlösungen NaNO3 oder NaNO2 + Na23 in 15 % - Konzentration. Das Arbeitsstück: der Bearbeitungsbestandteil wird vom Maschinenrahmen isoliert und wird zu positivem Pol verbunden.
Die erreichten Parameter: Es werden gleiche Parameter wie bei dem klassischen Honen erreicht, aber das elektrochemische Honen ist bis zu sechsmal produktiver als das klassische.
Die Qualität wird vom Folgenden beeinflusst: • die Größe und Stabilität des Arbeitsspaltes, • die Vollkommenheit und die Vollständigkeit der Elektrolytzerrstreuung in dem Arbeitsspalt.
13
CHEMICKÉ OBRÁBĚNÍ Chemické obrábění se používá pro leptání a termické odstraňování otřepů. Leptání je řízený úběr materiálu s využitím chemických reakcí vznikajících mezi materiálem obrobku a chemickou látkou (tj. nástrojem). Při termickém odstraňování otřepů se využívá tepelný účinek chemických reakcí dvou látek, které obě tvoří nástroj. Poznámka: Pro opracování křemíku byly vyvinuty speciální metody leptání, využívající fyzikálně-chemické zákonitosti. Jedná se o anizotropické a selektivní leptání. Leptání Nástroj: chemická látka ⇒ nejčastěji kyselina nebo hydroxid viz obr. 5. Poznámka:
Místa, která nemají být obrobena, se zakrývají maskou. Jako maska se používají speciální laky a pryskyřice, nanášené v několika vrstvách do tloušťky 0,15 až 2 mm, ale k úběru materiálu dochází i pod maskou – tzv. podleptání masky, které je rozměrově stejné, jako je odleptaná hloubka; platí a = h (obr. 5).
Obr.5 Schéma chemického obrábění [1] 1 – maska, 2 – nástroj (chemická leptací látka), 3 – odebrané (odleptané) částice materiálu obrobku, 4 – obrobek
Leptání se používá pro tyto materiály: •
hliník a jeho slitiny,
•
konstrukční uhlíkové ocele,
•
korozivzdorné ocele, měď, mosaz a titan.
14
DIE CHEMISCHE BEARBEITUNG Die chemische Bearbeitung wird für Ätzung und thermisches Gratbeheben benutzt. Die Ätzung ist eine gesteuerte Materialabhebung mit der Nutzung der chemischen Reaktionen, die zwischen dem Material des Arbeitsstückes und dem chemischen Stoff (d.h. dem Werkzeug) entstehen. Beim thermischen Gratbeheben wird die thermische Wirkung der chemischen Reaktionen zweier Stoffe benutzt, die beide das Werkzeug bilden.
Die Bemerkung: für die Bearbeitung des Siliziums wurden spezielle Methoden erfunden, die physikalisch-chemische Gesetzlichkeiten nutzen. Es handelt sich um anisotropisches und selektives Läppen. Die Ätzung Das Werkzeug: der chemische Stoff => meistens eine Säure oder ein Hydroxid (sieh Bild 5). Die Bemerkung: die Stellen, die nicht bearbeitet sein sollen, werden mit einer Maske zugedeckt. Als die Maske werden spezielle Lacke und Harz benutzt, die in einigen Schichten bis zu der Dicke von 1,15 bis 2 mm aufgetragen werden. Zu dem Materialbeheben kommt es aber auch unter der Maske – sgn. Unterätzung der Maske, die maßgleich wie die abgeätzte Tiefe ist; es gilt a = h (Bild 5).
Bild 5. Das Schema der chemischen Bearbeitung [1] 1 – die Maske, 2 – das Werkzeug (der chemische Ätzungsstoff), 3 – die abgenommenen (abgeätzten) Arbeitsstückmaterialteilchen, 4 – das Arbeitsstück
Die Ätzung wird für diese Materialien benutzt: • das Aluminium und seine Legierungen, • der Konstruktionskohlenstahl, • der korrosionsbeständige Stahl, das Kupfer, das Messing und der Titan. 15
Pracovní parametry: rychlost obrábění (leptání): 0,01 až 0,4 mm.min-1; maximální hloubka odebírané vrstvy je až 10 mm. Závisí na odolnosti masky proti jejímu narušení chemickou látkou použitou pro leptání. Materiály používané na vytváření masky umožňují maximální dobu leptání 8 až 10 hodin; v praxi se většinou odebírá vrstva několik setin milimetru až několika milimetrů; leptáním nelze vytvořit ostré hrany, přechod mezi dnem a stěnou leptané dutiny je vždy zaoblen poloměrem r = h; doba leptání nezávisí na celkové ploše obrábění; obrobek je nutné vkládat do leptací lázně pod úhlem 45°.
Oblasti použití:
výroba mělkých (několik setin milimetru hlubokých), tvarově složitých reliéfů (např. do tzv. klišé pro tampoprint) apod.;
úběr velkých ploch do malých tlouštěk a složitých tvarů (nosníky v leteckých konstrukcích, potahy křídel z hliníku apod.),
obrábění tenkostěnných součástí (obrábění je bezsilové, a tudíž nedochází k deformaci obrobku);
obrábění tvarově složitých a málo tuhých součástí, které lze obtížně upínat, aniž by došlo k jejich deformaci řeznými nebo upínacími silami;
výroba děr do tenkostěnných trubek a fólií.
16
Die Arbeitsparameter: die Geschwindigkeit der Bearbeitung (der Ätzung): 0,01 bis 0,4 mm.min-1; die Maximaltiefe der abgetragenen Schicht ist bis zu 10 mm. Es hängt von der Widerstandsfähigkeit der Maske gegen ihrer Störung durch den für die Ätzung benutzten chemischen Stoff. Die Materialien, die für das Ausbilden der Maske benutzt werden, ermöglichen die Maximalzeit der Ätzung bis zu 8 bis 10 Stunden; n der Praxis wird meistens Schicht von einigen Hundertstelmillimetern bis zu einigen Millimetern; durch die Ätzung ist es nicht möglich, scharfe Kanten zu erzeugen, der Übergang zwischen dem Boden und der Seite des geätzten Hohlraumes ist immer mit dem Radius r = h gerundet; die Ätzungszeit hängt nicht von der Gesamtfläche der Bearbeitung; das Arbeitsstück ist es nötig in das Ätzbad unter dem Winkel von 45˚ einzulegen;
Die Anwendungsbereiche: die Herstellung von flachen (einige Hundertstelmillimeter tief), formkomplizierten Reliefen (z.B. für sgn. Klischee für Tampondruck) u.Ä.; die Großflächenabhebung in kleine Dicken und komplizierte Formen (z.B. Stützen in Flugkonstruktionen, Aluminiumflügelbezüge, u.Ä.); die Bearbeitung von dünnwandigen Bestandteilen (die Bearbeitung ist kraftlos, und somit kommt es nicht zur Deformierung des Arbeitsstücks); die Bearbeitung von formkomplizierten und wenig festen Bestandteilen, die kann man schwer einspannen, ohne zu ihrer Deformierung durch Schneidkraft oder Spannkraft zu kommen; die Herstellung von Löchern in dünnwandige Röhren und Folien.
17
Termické odstraňování otřepů Obrábění je založeno na chemicko-tepelném procesu, probíhajícím mezi dvěma látkami, které tvoří nástroj. Nástroj : směs vodíku a kyslíku Princip metody: Obrobky jsou uloženy v uzavřené pracovní komoře. Směs vodíku a kyslíku se zapaluje elektrickou jiskrou. Teplota během chemické reakce v pracovní komoře dosáhne hodnoty až 3500 °C ⇒ otřepy na hranách shoří za velmi krátkou dobu. Po odstranění otřepů je nutné součásti vyprat v ultrazvukových pračkách. Intenzita odstranění otřepů je dána zejména směšovacím poměrem vodíku a kyslíku ( většinou 2 : 1). Stroj: speciální stroje, vybavené protihlukovou komorou. Výhody termického odstraňování otřepů: •
použitelné pro libovolný tvar dostatečně hmotných obrobků (nemá dojít k ohřátí obrobku nad 100 °C );
•
použitelné též pro odstraňování otřepů v dutinách;
•
lze odstraňovat otřepy u kovových materiálů i u plastů;
•
velká operativnost metody (rychlé přestavení stroje na jiný druh obrobku).
Poznámka: pozor na teplotu , která působí na celý povrch; součásti musí být suché a odmaštěné; je bezpodmínečně nutné dodržovat velmi přísné bezpečnostní předpisy při práci. Literatura:
[1]
časopis MM 2007 /10, 9.října 2007 v rubrice Inovace / Nekonvenční technologie, str. 58
18
Das Thermische Gratbeheben Die Bearbeitung basiert auf dem chemisch-thermischen Prozess, das zwischen zwei Stoffen, die das Werkzeug bilden, verläuft.
Das Werkzeug: das Hydrogenium-Oxygen-Gemisch
Das Prinzip der Methode: Die Arbeitsstücke sind
in
der geschlossenen
Arbeitskammer
gelegt.
Das
Hydrogenium-Oxygen-Gemisch wird durch einen elektrischen Funke entzündet. Die Temperatur erreicht während der chemischen Reaktion in der Arbeitskammer bis zu 3500 ˚ C => die Grate an den Seiten werden währen kurzer Zeit gebrannt. Na der Beseitigung der Grate ist es nötig die Bestandteile in dem Ultraschallreinigungsbecken zu waschen. Die Intensität der Gratbeseitigung ist vor allem durch das Mischungsverhältnis von Hydrogenium und Oxygen gegeben (meistens 2 : 1).
Die Maschine: spezielle Maschinen, die mit einer Geräuschschutzkammer ausgestattet sind.
Die Vorteile der thermischen Gratbeseitigung: • verwendbar für beliebige Formen von ausreichend materiellen Arbeitsstücken (es soll nicht zur Arbeitsstückerwärmung über 100 ˚C kommen); • verwendbar auch für Gratbeseitigung in Hohlräumen; • es ist möglich Metallgrate und auch Plastikgrate zu beseitigen; • große Verwendbarkeit der Methode (schnelle Umstellung der Maschine für eine andere Art des Arbeitsstücks).
Die Bemerkung: Vorsicht auf die Temperatur, die auf die ganze Oberfläche einwirkt; die Bestandteile müssen trocken und entfettet sein; es ist unbedingt erforderlich sehr strickte Sicherheitsvorschrift bei der Arbeit einzuhalten. Die benutzte Literatur:
[1]
Herausgegeben in MM 2007/10, am 9.Oktober 2007 in der Rubrik „Inovace /
Nekonvenční technologie , 58 Seiten
19
ELEKTROEROZIVNÍ OBRÁBĚNÍ Základem úběru materiálu je elektroeroze, kdy vlivem vysoké koncentrace energie (105 až 107 W.mm-2) materiál taje a odpařuje se. Princip metody Elektroerozivní obrábění je proces, u kterého se dosahuje úběru materiálu elektrickými výboji mezi anodou (nejčastěji ji tvoří nástrojová elektroda) a katodou (nejčastěji ji tvoří obrobek) ponořenými do tekutého dielektrika (obr. 1.1), což je většinou kapalina s vysokým elektrickým odporem.
Obr. 1.1. Princip zařízení pro elektroerozivní obrábění
[2]
1 – směr posuvu nástrojové elektrody, 2 – nástrojová elektroda, 3 – generátor, 4 – pracovní vana, 5 – tekuté dielektrikum, 6 – obrobek, 7 – elektrický výboj
Pozor! Elektroerozivním obráběním lze opracovávat pouze elektricky vodivé materiály! Vhodným zapojením a volbou pracovních parametrů elektrického obvodu lze dosáhnout dvou druhů výbojů: oblouk (stacionární výboj) jiskra( nestacionární výboj)
20
ELEKTROEROSIVE BEARBEITUNG Die Grundlage des Materialabtrages ist die Elektroerosion, wann unter dem Einfluss hoher Energiekonzentration (105 bis 107 W mm-2) das Material schmelzt und abdampft. Prinzip der Methode Die elektroerosive Bearbeitung ist ein Prozess, bei dem der Materialabtrag durch Elektroentladung zwischen der Anode (meistens Werkzeugelektrode) und der Katode (meistens das Arbeitsstück) erreicht wird, die in dem flüssigen Dielektrikum getaucht sind (Bild 1.1), was meistens eine Flüssigkeit mit hohem Elektrowiderstand.
Bild 1.1. Prinzip der Apparatur für elektroerosive Bearbeitung
[2]
1 – die Richtung des Vorschubes der Werkzeugelektrode, 2 – die Werkzeugelektrode, 3 – der Generator, 4 – die Arbeitswanne, 5 – das flüssige Dielektrikum, 6 – das Arbeitsstück, 7 – die Elektroentladung
Vorsicht! Durch elektroerosive Bearbeitung kann man nur elektroleitfähige Materialien bearbeiten! Durch die geeignete Zusammenschaltung und die Wahl der Arbeitsparameter des Elektrostromkreises kann man zwei Arten von Entladungen erreichen: Bogen (stationäre Entladung) Funke ( nicht stationäre Entladung)
21
⇒ intenzita působení výboje závisí na: 1. elektrických parametrech výboje; 2. vzdálenosti mezi elektrodami; 3. znečištění a vodivosti dielektrika. Elektroerozivní obrábění se používá pro: hloubení dutin zápustek a forem; výrobu složitých tvarových povrchů; řezání drátovou elektrodou; leštění povrchů; výrobu malých otvorů (mikroděrování); elektrokontaktní obrábění. Dielektrikum Jako dielektrika se používají : strojní olej, transformátorový olej, petrolej, destilovaná voda, deionizovaná voda speciální dielektrika dodávaná výrobci strojů. Přívod dielektrika mezi obrobek a nástrojovou elektrodu, tzv. vyplachování, je možné realizovat několika způsoby: vnější vyplachování vnitřní tlakové vyplachování (dielektrikum je přiváděno otvorem v nástrojové elektrodě přímo do pracovního prostoru). Nevýhodou je menší tvarová přesnost boků vyráběné dutiny; vyplachování odsáváním (odsávání dielektrika dutinou v nástrojové elektrodě nebo v obrobku) Vyznačuje se velmi dobrou tvarovou přesností obráběné dutiny
22
⇒ die Intensität des Entladungswirkens hängt vom Folgenden ab: 4. Elektroparametern der Entladung; 5. Entfernung zwischen den Elektroden; 6. Verschmutzung und Leitfähigkeit des Dielektrikums. Elektroerosive Bearbeitung benutzt man für: Abteufen von Gesenkgravuren und -Formen; Herstellung von komplizierten Formoberflächen; Schneiden durch Drahtelektrode; Oberflächenpolieren; Herstellung von kleinen Öffnungen (Mikrolochung); Elektrokontaktbearbeitung.
Dielektrikum Als Dielektrika benutzt man: Maschinenöl, Transformatoröl, Petroleum, destilliertes Wasser, entionisiertes Wasser, spezielle Dielektrika, die von Herstellern geliefert sind. Der Dielektrikumzufuhr zwischen das Arbeitsstück und die Werkzeugmethode, sgn. Spülung, kann man durch verschiedene Weisen realisieren: Außenspülung Innendruckspülung
(das
Dielektrikum
wird
durch
die
Öffnung
in
der
Werkzeugelektrode in den Arbeitsraum zugeführt. Der Nachteil ist kleinere Formgenauigkeit der Flanke der hergestellten Gravur; Spülung durch Absaugen (das Dielektrikumabsaugen durch die Gravur in der Werkzeugelektrode oder in dem Arbeitsstück). Sie gekennzeichnet sich durch sehr gute Formgenauigkeit der hergestellten Gravur.
23
pulzní vyplachování (přerušením procesu elektroeroze na 0,15 až 10 s za současného oddálení nástrojové elektrody od obrobku o 0,02 až 10 mm, čímž se zvětší pracovní mezera mezi obrobkem a elektrodou, a dosáhne se tak jejího dokonalého vypláchnutí) Tento způsob vyplachování je výhodný při výrobě hlubokých dutin, při použití tenkých elektrod nebo při obrábění načisto. kombinované vyplachování (jedná se o kombinaci vnitřního tlakového vyplachování a odsávání, čímž lze dosáhnout přesných tvarů obráběné dutiny; používá se zejména při hloubení tvarově složitých dutin)
Obr. 1.4. Přívod dielektrika mezi obrobek a nástrojovou elektrodu – vyplachování
[2]
a) vnější, b) tlakové vnitřní, c), d) odsáváním, e) pulzní, f) kombinované 1 – nástrojová elektroda, 2 – pracovní vana, 3 – dielektrikum, 4 – obrobek, 5 – přívod dielektrika, 6 – odsávání dielektrika
Literatura:
[2]Časopis MM 2007 /7, 19.07 2007 v rubrice Inovace / Nekonvenční technologie, str. 60
24
Pulsspülung (durch Unterbrechung von Elektroerosionsprozesses auf 0,15 bis 10 s und durch gleichzeitige Entfernung der Werkzeugelektrode vom Arbeitsstück um 0,02 bis 10 mm, womit die Arbeitslücke zwischen dem Arbeitsstück und der Elektrode vergrößert
wird, es wird dadurch ihre vollkommene Spülung erreicht). Diese
Spülungsweise ist günstig bei der Herstellung von tiefen Gravuren, bei der Nutzung von dünnen Elektroden oder bei der sauberen Bearbeitung. kombinierte Spülung (es handelt sich um Kombination des Innendruckspülung und des Absaugen, womit man genaue Formen der bearbeitenden Gravur erreichen kann; sie wird vor allem beim Abteufen von formkomplizierten Gravuren benutzt)
Bild 1.4. Dielektrikumzufur zwischen das Arbeitsstück und die Werkzeugmethode – Spülung
[2]
a) Außenspülung, b) Innendruckspülung, c), d)Spülung durch Absaugen, e) Pulsspülung, f) kombinierte Spülung 1 – Werkzeugelektrode, 2 – Arbeitswanne, 3 – Dielektrikum, 4 – Arbeitsstück, 5 – Dielektrikumzufur, 6 – Dielektrikumabsaugen
Die benutzte Literatur:
[2]Časopis MM 2007 /7, 19.07 2007 v rubrice Inovace / Nekonvenční technologie, str. 60
25
