Способы регулирования межэлектродного зазора

Электрохимическая размерная обработка может проводиться:

1) неподвижными электродом-инструментом и заготовкой, u_s = 0 (рис. 3.17);

2) перемещающимся cпостояннойскоростью движения подачи u_s электродом-инструментом (см. рис. 3.16);

3) с периодическим движением подачи электрода-инструмента или заготовки;

4) импульсно-цикли-ческим способом управления процессом электролиза.

Реализация первого способа обработки характеризуется тем, что по мере анодного растворения заготовки и при сохранении исходного положения электрода-инструмента межэлектродный зазор увеличивается. Текущее его значение через промежуток времени работы tможно определить по формуле [2]:

,                      (3.17)

где t — время обработки, мин;d_о — межэлектродный зазор в начале обработки, мм;d_t — межэлектродный зазор через промежуток времени t, мм.

С ростом межэлектродного зазора при неизменном положении электрода-инструмента скорость анодного растворения u_р будет падать. В соответствии с формулами (3.15) и (3.16) текущее её значение можно определить по формуле

.                 (3.18)

В целом, способ обработки с неподвижным электродом прост в реализации, а поэтому используется в реальных электрохимических установках несмотря на то, что он характеризуется меньшей скоростью растворения поверхности заготовки, чем скорость растворения материала, достигаемая при подвижном электроде-инструменте.

При реализации второго способа регулирования межэлектродного зазора устанавливают постоянную скорость подачи электрода-инструмента или заготовки u_s.

Если выбранная скорость подачи u_s меньше, чем скорость анодного растворения заготовки u_р, то исходный межэлектродный зазор постепенно увеличивается. Это приводит к снижению скорости удаления материала. В связи с этим через некоторое время скорость подачи электрода-инструмента и скорость растворения материала заготовки выровняются при увеличенном по отношению к исходному межэлектродному зазору, и режим обработки станет стационарным.

При установке исходной скорости подачи инструмента u_s большей, чем скорость растворения материала u_р, также, как и для предыдущего способа организации обработки, происходит саморегулирование зазора. Однако межэлектродный зазор при данной схеме обработки в начале работы начинает уменьшаться, что приводит к возрастанию скорости растворения материала. При некотором значении уменьшившегося межэлектродного зазора процесс обработки может стать близким к стационарному, при котором скорости движения подачи и растворения выровняются: u_р = u_s, а межэлектродный зазор δ_у примет значение, равное

.                                    (3.19)

Однако возможности такого саморегулирования процесса ограничены минимально допустимыми значениями межэлектродного зазора. Как ранее показано, в области чрезмерно малых значений зазора δ ухудшаются условия протекания электролита через межэлектродный промежуток: нарастает сопротивление прокачке электролита, увеличивается наполнение газом межэлектродного зазора δ и может произойти его электрический пробой. При этом скорость анодного растворения при дальнейшем сокращении величины зазора начинает падать. В этом случае процесс должен быть остановлен, а скорость движения подачи электрода-инструмента уменьшена.

Таким образом, максимально допустимые значения скорости подачи u_sэлектрода-инструмента при его непрерывном движении подачи ограничены минимально допустимыми значениями межэлектродного зазора δ.

Третий способ регулирования межэлектродного зазора путём периодической коррекции его положения относительно заготовки реализуют следующим образом. Электрод-инструмент при выключенном токе подводят к заготовке до контакта, затем отводят его на расчётное значение (межэлектродный зазор δ) и подают напряжение на электроды от источника питания. Процесс электрохимического растворения осуществляют, оставляя электрод-инструмент неподвижным относительно заготовки. При обработке межэлектродный зазор постепенно увеличивается, а скорость растворения материала и производительность обработки уменьшаются.

Через небольшой промежуток времени процесс останавливают, повторяют корректировку зазора и вновь начинают обработку. Эту последовательность действий вавтоматическом режиме периодически повторяют до окончания технологической операции. Изменение положения электрода-инструмента осуществляется через заданные небольшие промежутки времени (3…5 с) по команде управляющей программы.

Импульсно-циклический способ регулирования межэлектродного зазора. Современные системы управления электрохимическими станками широко используют для очищения межэлектродного промежутка от продуктов эрозии циклический способ ведения процесса, при котором один из электродов колеблется относительно неизменного положения, а другой совершает управляемое движение подачи. Частота колебаний изменяется на различных станках от нескольких герц до десятков килогерц. Под влиянием возвратно-поступательного движения электрода ускоряется вынос продуктов эрозии и подвод чистого электролита в зону анодного растворения.

Сочетание ведения процесса колеблющимся электродом-инструментом с импульсной подачей напряжения на электроды в период наиболее оптимальных значений межэлектродного зазора за период одного колебания электрода с контролем положения электрода, совершающего движение подачи, по моменту его касания с колеблющимся электродом, получило название импульсно-циклической обработки.

Схема реализации одного из способов импульсно-циклической электрохимической обработки, применённого на станке СНЭ-20МК, приведена на рисунке 3.18. В основу функционирования работы электрохимического станка положена схема поперечной прокачки электролита через рабочую камеру.

Рис. 3.18. Схема электрохимического формообразования                             поверхности импульсно-циклическим методом

Как следует из данной схемы, заготовка, являясь в электрической цепи анодом, совершает рабочее движение подачи D_Sв направлении инструмента-катода. Катоду при обработке придают колебательные движения вдоль оси «инструмент — заготовка» D_вспотносительно определённого фиксированного положения с частотой f и амплитудой А_max. В связи с колебаниями катода-инструмента межэлектродный зазор δ за период колебания T изменяется по синусоидальному закону (рис. 3.19, а).

Это колебательное движение инструмента-катода синхронизировано во времени с временными параметрами цикла электрического режима обработки, описываемого графиком изменения напряжения на электродах U, представленного на рисунке 3.19, б. Напряжение на электроды подаётся импульсами 2 с частотой, равной частоте колебаний электрода-инструмента.

Из графиков (см. рис. 3.19, а и б) следует, что импульсы электрического тока проходят на этапе сближения электродов и завершаются в момент их контакта. Именно за период прохождения импульса происходит обработка заготовки и удаляется припуск z_i (рис. 3.19, в). Для контроля по приборам момента контакта электродов и длительности контакта на электроды подаётся маломощный импульс 3 обратной полярности от дополнительного источника тока.

Рис. 3.19. Графики изменения зазора δ (а), напряжения на                              электродах U (б) и схема удаления припуска z_i(в) при импульсно-циклическом способе ведения процесса

При удалении электрода-инструмента от заготовки технологический ток в систему не подаётся. В этот период продукты электролиза выносятся из межэлектродного промежутка электролитом, непрерывно прокачиваемым под давлением через рабочую камеру. Тем самым осуществляется замена отработанного электролита на свежий.