Elektrochemické obrábění, elektroerozivní obrábění

Elektrochemické obrábění, elektroerozivní obrábění

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