Cómo solucionar el fenómeno de descarga inestable de las máquinas herramienta de descarga eléctrica durante el mecanizado

La estabilidad de la descarga en las máquinas herramienta de descarga eléctrica durante el mecanizado afecta directamente a la calidad y la eficiencia del mecanizado, y es uno de los indicadores importantes para medir la eficacia de todo el proceso de mecanizado. Por lo tanto, siempre ha sido una preocupación para los técnicos de ingeniería de mecanizado por descarga eléctrica, y cómo lograr una alta estabilidad del mecanizado por descarga eléctrica también es un tema candente de investigación y exploración en el campo actual del mecanizado por descarga eléctrica. A continuación, basándome en mis años de experiencia en el mecanizado por descarga eléctrica, explicaré el fenómeno de la descarga inestable durante el mecanizado, analizaré sus causas y propondré algunas medidas de mejora.
1. Descripción general del mecanismo del proceso de descarga de las máquinas herramienta de descarga eléctrica en el mecanizado.
El mecanizado por descarga eléctrica se compone de muchos procesos microscópicos de descarga de un solo pulso. El proceso normal de descarga de un solo pulso incluye la ionización y ruptura del medio entre los dos polos, formando un canal de descarga. La alta temperatura instantánea en el canal de descarga hace que el fluido de trabajo se gasifique y se agriete, los materiales metálicos se derritan y gasifiquen, y la alta presión instantánea hace que las virutas de mecanizado se arrojen al fluido de trabajo. Con la unión de la descarga del pulso, el medio entre los dos polos se desioniza, restaurando el aislamiento y un proceso complejo. El estado básico de cada descarga de pulso en el espacio de descarga durante el mecanizado por descarga eléctrica se denomina estado de descarga. Hay cinco tipos de estados de descarga: circuito abierto, descarga de chispa, descarga de arco de transición, descarga de arco y cortocircuito. Varios estados de descarga ocurren alternativa y probabilísticamente en el maquinado real. Para lograr un mecanizado de descarga eléctrica estable, es necesario reducir los estados de descarga anormales en la descarga de pulso y garantizar un ciclo virtuoso del proceso de descarga de pulso único.
2. Evaluación de la estabilidad del mecanizado por descarga eléctrica y su impacto.
Hay una serie de fenómenos derivados en el mecanizado por descarga eléctrica y, a través de las manifestaciones externas durante el proceso de mecanizado, se puede entender la estabilidad del mecanizado y descubrir estados de descarga anormales. En el procesamiento normal, el color de la chispa observado suele ser blanco azulado con un color de llama rojo, y la chispa es pequeña y uniforme. La superficie del líquido de procesamiento emite pequeñas burbujas sin humo, y el sonido de las chispas que se escuchan es claro y continuo. La corriente y el voltímetro de la máquina herramienta oscilan regularmente, y el indicador de cuadrante servo se alimenta a una velocidad constante. El tiempo de descarga y la acción de elevación de herramientas durante el procesamiento continúan regularmente. El valor de detección de profundidad de la máquina herramienta muestra una progresión estable. Por el contrario, cuando la descarga se concentra en un solo lugar durante el procesamiento, el color de la chispa es rojo brillante, el nivel del líquido emite humo blanco y burbujas grandes, el sonido de la explosión de la chispa es bajo y sordo, el indicador de corriente y el voltímetro oscilan bruscamente. , y el fenómeno de descarga inestable del salto brusco del servomecanismo puede juzgarse como la posibilidad de descarga de arco, que a menudo hace que el electrodo y la pieza de trabajo formen carbón y se quemen. La descarga del arco de transición es ligeramente peor que el estado de descarga de chispa normal durante el procesamiento. Se muestra que el sonido de descarga es desigual, las burbujas generadas son más grandes que las de la descarga normal, la corriente y el voltímetro tienen fluctuaciones obvias, se descargan por un corto tiempo durante el procesamiento y levantan la herramienta con frecuencia. El valor de detección de profundidad fluctúa mucho de un lado a otro, mostrando un patrón de ida y vuelta hacia atrás. La descarga de arco de transición a menudo ocurre en el mecanizado de precisión y su poder destructivo es relativamente ligero, pero se transforma fácilmente en descarga de arco. Se permiten descargas ocasionales sin carga (circuito abierto) y cortocircuitos durante el procesamiento. Durante la descarga sin carga, hay un voltaje superior a 50 V en el espacio de chispa, pero no fluye corriente a través de él. El amperímetro no muestra un cortocircuito y el espacio de descarga está conectado directamente por un cortocircuito. Cuando el espacio está en cortocircuito, la corriente es alta, pero el voltaje en ambos extremos del espacio es pequeño. Los cortocircuitos pueden dañar fácilmente el electrodo, y los cortocircuitos frecuentes pueden provocar la formación local de defectos en la pieza de trabajo y el electrodo. Tanto la descarga sin carga como el cortocircuito no tienen efecto sobre la erosión y el procesamiento de la pieza de trabajo, lo que afecta la velocidad de procesamiento. En función del estado estable durante el procesamiento, se puede determinar el estado de descarga del mecanizado. Como se mencionó anteriormente, el fenómeno de descarga inestable interrumpe la descarga de chispa normal y puede convertirse fácilmente en un estado de descarga anormal. La descarga inestable también reduce significativamente la velocidad de procesamiento, lo que da como resultado una rugosidad superficial irregular e incluso problemas graves de calidad de la superficie. Hace que aparezcan defectos en la superficie del electrodo. El espacio de chispa irregular en un estado de descarga inestable dificulta el control preciso del tamaño del mecanizado y afecta la precisión del mecanizado. Se puede ver que garantizar una descarga estable durante el mecanizado es de gran importancia para el mecanizado.
3. Causas del vertido inestable y medidas de mejora.
(1) Las máquinas herramienta de descarga eléctrica con bajo rendimiento de descarga a menudo experimentan una descarga inestable durante el mecanizado. El mecanizado por descarga eléctrica se basa principalmente en el buen rendimiento de mecanizado de las máquinas herramienta para completar el mecanizado. Las máquinas herramienta de descarga eléctrica de alto grado están equipadas con varios circuitos de salida de pulsos, y el husillo tiene características de servo de alta velocidad y alta respuesta, que pueden cumplir con los requisitos de alta estabilidad y procesamiento de alta calidad durante el procesamiento. Si el rendimiento de mecanizado de la máquina herramienta es deficiente, a menudo se produce una inestabilidad de descarga incontrolable durante el procesamiento, lo que afecta seriamente la calidad del mecanizado. El rendimiento de trabajo de la fuente de alimentación de pulsos de la máquina herramienta y la anomalía del sistema de servoalimentación de la máquina herramienta son las razones principales de la frecuente inestabilidad de descarga en el mecanizado causada por las razones inherentes de la máquina herramienta de descarga eléctrica. Si la forma de onda de la fuente de alimentación de pulsos de la máquina herramienta es anormal, el procesamiento no puede continuar de manera estable. Para lograr un mecanizado de descarga estable, es necesario requerir que la fuente de alimentación de pulsos de la máquina herramienta emita una serie de pulsos benignos, funcione de manera estable y confiable, y esté libre de interferencias externas. El sistema de servoalimentación de la máquina herramienta debe tener una alta sensibilidad y ser capaz de detectar con precisión el espacio de chispa en el estado de descarga, ajustarse automáticamente para una descarga anormal y minimizar el ajuste y el retraso tanto como sea posible. Debido a la complejidad de los problemas relacionados con el rendimiento anormal de la máquina herramienta, los usuarios deben comunicarse de inmediato con el departamento de servicio de mantenimiento de la máquina herramienta después de confirmar que se trata de un problema con la máquina herramienta y solicitar personal profesional para reparar y solucionar el problema.
(2) El ajuste incorrecto de los parámetros eléctricos tiene un impacto negativo en la estabilidad de la descarga. El uso incorrecto de los parámetros eléctricos es la razón principal de la descarga inestable. El estándar eléctrico consta principalmente de tres parámetros eléctricos principales: corriente, ancho de pulso y brecha de pulso. El uso de una corriente, un ancho de pulso y una brecha de pulso excesivos es la razón principal del fenómeno de descarga inestable causado por un ajuste irrazonable de los parámetros eléctricos. Los tres deben establecerse y seleccionarse específicamente en función de la estabilidad durante el procesamiento y los requisitos de los indicadores del proceso de procesamiento. En el caso de una descarga inestable, la primera consideración es aumentar la brecha del pulso, lo que puede garantizar la desionización durante el procesamiento, mejorar las condiciones de eliminación de virutas y tener poco impacto en los indicadores del proceso. En segundo lugar, considere reducir el ancho de pulso. Si el ancho del pulso es demasiado grande, habrá demasiados tiempos de descarga a corto plazo durante el procesamiento y no habrá tiempo para desionizar durante el procesamiento, lo que puede conducir fácilmente a la quema del arco. Otros parámetros también son importantes durante el procesamiento. Parámetros como la velocidad de elevación, el tiempo de descarga y la altura de elevación que afectan directamente el efecto de eliminación de virutas. En el caso de una descarga inestable, se debe acelerar la velocidad de elevación de la cuchilla, reducir el tiempo de descarga y aumentar la altura de elevación de la cuchilla. Cuando se trata de parámetros eléctricos, se debe prestar especial atención a la diferencia en la estabilidad de descarga entre el mecanizado de desbaste y el mecanizado de precisión. En el mecanizado de desbaste, debido a la alta energía de descarga, el gran espacio de chispas y el buen efecto de eliminación de virutas, a menudo se puede lograr un mecanizado relativamente estable, mientras que en el mecanizado de precisión ocurre lo contrario, que es propenso a una descarga inestable. Por lo tanto, se debe realizar un seguimiento especial para el mecanizado de precisión. La polaridad del procesamiento debe ser correcta. Si la polaridad negativa (el electrodo es negativo) se usa por error en el procesamiento normal, puede ocurrir una descarga inestable y el procesamiento no puede continuar. Por lo tanto, se debe cambiar la polaridad de procesamiento.
(3) El fenómeno de la descarga inestable causada por un tratamiento inadecuado del líquido y problemas de calidad durante el procesamiento. El mecanizado por descarga eléctrica se lleva a cabo en un medio fluido de trabajo. El rendimiento de aislamiento del fluido de trabajo juega un papel de desionización en el proceso de descarga de pulsos, acelerando el enfriamiento del electrodo y la pieza de trabajo durante el procesamiento, y suspendiendo y descargando los productos de corrosión del espacio de descarga. En el mecanizado por descarga eléctrica, los métodos de lavado y extracción de líquidos se utilizan a menudo para la eliminación de virutas a fin de evitar la descarga del arco y garantizar un procesamiento estable. Sin embargo, los métodos inadecuados de tratamiento de líquidos también pueden afectar la estabilidad de la descarga. La presión excesiva de lavado y bombeo dificultará la formación de canales de descarga y producirá una descarga parcial inestable, especialmente en el acabado. La presión de lavado y bombeo se puede controlar dentro de un rango de presión crítico cercano al procesamiento estable. La dirección incorrecta del lavado de aceite puede provocar la acumulación de virutas de mecanizado y la formación de descargas inestables, y es fácil que se formen depósitos de carbón. Generalmente, se usa aceite de enjuague hacia el área de la abertura, mientras que se usa aceite vertido hacia abajo para el área del fondo ciego. Aunque el procesamiento de aceite de lavado y bombeo puede descargar virutas de mecanizado de manera efectiva y mejorar la estabilidad de la descarga, los campos de flujo desiguales pueden causar una descarga concentrada y una descarga secundaria, lo que afecta en gran medida la planitud y la aspereza de la pieza de trabajo, lo que genera espacios de descarga desiguales. Además, una fuerte erosión puede causar una pérdida anormal de las esquinas de los electrodos. Por lo tanto, en el mecanizado de precisión, generalmente se utiliza el método de tratamiento líquido de mecanizado sin lavado y por inmersión, que se basa en la acción de levantar la herramienta para eliminar las virutas y lograr un mecanizado estable. Esto plantea mayores requisitos para la configuración de la máquina herramienta. Cuando el husillo de una máquina herramienta se procesa con un avance de alta aceleración, el efecto de succión generado permite la descarga efectiva de virutas de mecanizado, alquitrán y gases de escape que existen entre el electrodo y la pieza de trabajo. El procesamiento a largo plazo puede provocar una temperatura excesiva del aceite y, si la superficie del área de procesamiento no se puede enfriar bien, es fácil que se produzca una descarga inestable. La temperatura del aceite no debe exceder los 35 grados y, si es necesario, se debe instalar un dispositivo de enfriamiento en la entrada de aceite del sistema de circulación del fluido de procesamiento para controlarlo. La calidad del fluido de trabajo durante el mecanizado también es importante para la estabilidad de la descarga de mecanizado. El fluido de mecanizado sucio que contiene demasiadas virutas de mecanizado no puede aliviar oportunamente la situación de contaminación en el espacio de descarga durante el procesamiento, lo que da como resultado la no dispersión de los puntos de descarga y la formación de descargas de arco nocivas. Los fluidos de mecanizado de mala calidad también pueden provocar una descarga inestable durante el mecanizado debido a su bajo rendimiento. El fluido de mecanizado por descarga eléctrica utilizado requiere baja viscosidad, alto aislamiento, capacidad para despejar los canales de descarga, buena fluidez, permeabilidad y otras características. Actualmente existen muchos tipos de fluidos de trabajo especiales para el mecanizado por descarga eléctrica, y se han logrado algunos logros al agregar aditivos relevantes al fluido de trabajo, que pueden mejorar el rendimiento y la estabilidad de la descarga, y pueden adoptarse.
(4) La influencia de factores como el tipo y la calidad de los materiales de los electrodos utilizados y el emparejamiento de los parámetros eléctricos de procesamiento de diferentes materiales de los electrodos en la estabilidad de la descarga. El material del electrodo debe tener una buena conductividad y características de descarga estables. Los electrodos de cobre puro tienen un excelente rendimiento de mecanizado, especialmente en términos de estabilidad de mecanizado, y no son propensos a descargas de arco o descargas de arco de transición. Pueden descargarse de forma estable en la mayoría de los procesos de mecanizado y son ampliamente utilizados. La estabilidad del procesamiento de electrodos de grafito es buena, lo que se caracteriza por mantener una descarga estable durante el mecanizado de desbaste con alta corriente y garantizar una baja pérdida de electrodos. Sin embargo, en el mecanizado de precisión, es probable que ocurran fenómenos de descarga inestable, lo que lleva a la quema del arco. La aleación de tungsteno de cobre y la aleación de tungsteno de plata son materiales de electrodos que rara vez se usan porque son costosos. Todavía pueden descargarse de forma estable en piezas difíciles de mecanizar, como ranuras micro y profundas, con una pérdida mínima de electrodos, y se consideran para su uso en el mecanizado de precisión. El material del electrodo seleccionado debe garantizar la calidad para lograr una descarga estable durante el procesamiento. El cobre puro debe ser cobre electrolítico libre de impurezas y forjado. Hay varias clasificaciones de materiales de electrodos de grafito, como grado emi, grado ultrafino, grado ultrafino, grado fino, etc., que se pueden seleccionar en función de los requisitos de precisión y eficiencia del procesamiento. La calidad de los materiales de grafito debe estar organizada de manera uniforme, con buena resistencia y no propensa a pelarse durante el procesamiento. Cuando se utilizan diferentes materiales de electrodos para el procesamiento, es necesario manejar de manera flexible el emparejamiento de parámetros eléctricos para lograr una descarga estable durante el procesamiento, buenos resultados de procesamiento y el valor del material seleccionado. Hoy en día, muchas máquinas de mecanizado eléctrico pueden emparejar automáticamente parámetros eléctricos basados ​​en diferentes combinaciones de materiales de procesamiento. El emparejamiento de parámetros eléctricos se ocupa principalmente del tamaño de la corriente, el ancho del pulso y la brecha del pulso. En función del rendimiento del material del electrodo, seleccione los parámetros eléctricos apropiados para aprovechar las ventajas de procesamiento del material y manejar los defectos en su procesamiento. Debido al diferente uso de las máquinas herramienta.
(5) La selección irrazonable de los métodos de proceso resultó en una descarga inestable durante el proceso. Que el método de proceso del mecanizado por descarga eléctrica sea razonable y factible también es la clave para lograr un mecanizado estable. La mayoría del mecanizado implica el uso de electrodos de mecanizado de desbaste para eliminar una gran cantidad de metal y luego reemplazarlos con electrodos de mecanizado de semiprecisión o precisión para completar la transición o el mecanizado de precisión. La clave de este método de proceso es utilizar la agitación de los electrodos durante el procesamiento para mejorar la eliminación de virutas y lograr un procesamiento estable. Al utilizar el método de traslación libre en condiciones de mecanizado de múltiples etapas, los otros dos ejes realizan un movimiento extendido simultáneamente a medida que aumenta la profundidad de mecanizado. El uso de agitación en el procesamiento puede hacer que la descarga sea más estable, reducir los fenómenos de descarga secundaria y obtener una rugosidad superficial más uniforme en las superficies laterales e inferiores, que es ampliamente adoptada. La cantidad de fuerza de agitación depende de los requisitos de forma y precisión de la pieza procesada, y generalmente se considera alrededor de 0.03 mm en el mecanizado de precisión. Debido a la pequeña fuerza de agitación, no afectará la precisión del perfilado del mecanizado. Si no se utiliza el método de agitación en el mecanizado, es difícil lograr un mecanizado estable en condiciones de descarga de espacio pequeño. Es fácil encontrar fenómenos de mecanizado inestable causados ​​por este motivo en el mecanizado de precisión. La descarga secundaria formada por una descarga inestable puede hacer que el tamaño del mecanizado sea demasiado grande y, en el caso de buenas condiciones de eliminación de virutas, también puede hacer que el tamaño del mecanizado sea demasiado pequeño debido a que el espacio de chispa real es más pequeño que la escala del electrodo. cantidad, haciendo que el tamaño no se pueda controlar con precisión. El uso del método de procesamiento por agitación puede lograr un procesamiento estable y resolver estos problemas de manera efectiva.
(6) Las piezas difíciles de mecanizar no conducen a un procesamiento estable. Algunas partes de procesamiento son propensas a una descarga inestable durante el procesamiento debido a sus limitaciones de procesamiento. Al comienzo del procesamiento de la superficie, cuando se procesan piezas afiladas y afiladas, debido a la pequeña área de descarga real y la alta densidad de corriente, la concentración de productos de corrosión local es demasiado alta y los puntos de descarga no se pueden dispersar ni transferir. El calor residual después de la descarga no tiene tiempo de difundirse y acumularse, provocando un sobrecalentamiento y dañando la estabilidad del proceso. Es necesario reducir temporalmente la corriente y aumentar gradualmente el estándar eléctrico después de que el área de procesamiento real se expanda gradualmente y el procesamiento se estabilice gradualmente. Cuando se procesan orificios profundos, partes inclinadas y partes con cavidades profundas, también puede ocurrir una descarga inestable durante el procesamiento debido a la dificultad para retirar las virutas. Requerir medidas adecuadas para mejorar el rendimiento de eliminación de virutas. El procesamiento de electrodos inclinados debe tener una alta altura de descarga de escoria. Las piezas de agujeros profundos y cavidades profundas pueden usar escalas de mayor tamaño para electrodos para mejorar la eliminación de virutas a través de la traslación. Cuando se procesan orificios circulares profundos, con un eje C instalado, un accesorio usado y concéntrico, el eje C puede girar durante el procesamiento, logrando un procesamiento muy estable. Cuando el mecanizado es factible, la pieza de limpieza de esquinas adopta un 3-método de enlace de eje, es decir, mecanizado oblicuo, para evitar el fenómeno de descarga inestable debido al área pequeña de la pieza mecanizada. Además, el uso de servomecanizado lateral en algunas piezas difíciles de mecanizar también puede mejorar la estabilidad de descarga. El uso de evitar vacíos y abrir orificios de escape y eliminación de virutas para electrodos también puede mejorar el fenómeno de descarga inestable en algunas situaciones de mecanizado difíciles.
(7) El fenómeno de descarga inestable causado por problemas de procesamiento en el proceso de operación de procesamiento. La descarga inestable también puede ocurrir cuando algunos pequeños pasos en las operaciones de procesamiento no se manejan correctamente. Las piezas de trabajo y los electrodos pequeños o difíciles de sujetar pueden aflojarse durante el procesamiento debido a la falta de métodos de sujeción confiables, lo que resulta en una descarga inestable. Después de ser procesada por una rectificadora, la pieza de trabajo generará magnetismo, especialmente para piezas de trabajo pequeñas. Si la pieza de trabajo se procesa directamente mediante descarga eléctrica sin tratamiento de desmagnetización, hará que las virutas de mecanizado se absorban y dificulten la descarga, lo que resultará en una descarga inestable durante el procesamiento. Por lo tanto, es necesario desmagnetizar la pieza de trabajo antes del procesamiento. Hay escombros, óxido y rebabas en el área de procesamiento, lo que da como resultado una descarga muy inestable al comienzo del procesamiento. El procesamiento de piezas con orificios pasantes no considera el uso de orificios para la eliminación de virutas durante la sujeción, lo que da como resultado un procesamiento de fondo ciego, lo que reduce en gran medida la estabilidad del procesamiento. El fenómeno de "disparo" durante el procesamiento puede hacer que la pieza de trabajo se afloje, y el proceso de ignición del gas también afecta la estabilidad del procesamiento. La desviación en la corrección del electrodo que hace que se incline durante el mecanizado también puede afectar ligeramente la estabilidad de la descarga. En el procesamiento de piezas con cavidades profundas, si los desechos acumulados no se eliminan de manera oportuna con un cepillo, puede ocurrir una descarga inestable durante el procesamiento, lo que dificulta que el procesamiento se lleve a cabo sin problemas. En base a las razones de la descarga inestable durante la operación mencionada anteriormente, se pueden tomar las medidas correspondientes para mejorar la estabilidad del procesamiento.
Basado en el análisis de las causas de la descarga inestable en el mecanizado por descarga eléctrica en el texto anterior, se puede ver que la descarga de virutas de mecanizado juega un papel crucial en la estabilidad del mecanizado por descarga eléctrica. La mayoría de las medidas se logran básicamente mejorando directa o indirectamente el estado de descarga del mecanizado, logrando un mecanizado estable en condiciones de descarga suave de la viruta. Comprender y eliminar varios factores de interferencia en el mecanizado por descarga eléctrica es una garantía importante para lograr un mecanizado por descarga estable. Al mejorar el fenómeno de descarga inestable en el mecanizado por descarga eléctrica, se puede evitar la descarga anormal