Разработка операции ЭЭО

С учетом габаритов детали «матрица», требуемых по чертежу параметров выбираем электроэрозионный станок-модель 4Д722В. Основные характеристики станка:

• Размеры стола - 630x400 мм.

• Максимальная производительность - 500 мм /мин,

• Пределы частоты - 1 - 440 кГц.

• Сила тока - 63 А,

• Наибольшая масса обрабатываемой детали -100,

• Точность отсчета координат - 0, 008,

• габаритные размеры станка - 1580x4000мм, масса станка - 1900 кг. Шероховатость в зоне токоподвода должна быть в пределах Ra= 1, 25...2, 5 мкм. Используемый для ЭЭО электрод - инструмент - в виде медного стержня. Его шероховатость должна быть не менее чем на класс лучше, чем шероховатость поверхности обработки.

По литературе выбираем для обработки материала XI5Н5М2. Рабочая жидкость-керосин.

Начальную величину МЭП на входе в отверстие примем, а = 0, 2 мм. Учитываем, что, поскольку длина отверстия - 20 мм и имеется погрешность базирования, можно получить смещение оси отверстия и соответствующую погрешность формы. Поэтому для входного и выходного МЭП можно записать:

• зазор на входе: a_1.Н. = 0, 2 мм,

• зазор на выходе МЭП: а_2.н. ⁼a_1.н. + 0, 5 х (e.d + е.б),

Где e.d =0, 1 мм - погрешность размера,

е.б = 0, 05мм — погрешность базирования.

Проводим расчеты: а₂._н. = 0, 2 + 0, 5 х (0, 1 + 0, 05) = 0, 275 мм

В конце обработки величина межэлектродного зазора при неподвижном электрод - инструменте увеличивается и составляет следующую величину:

1. Окончательный зазор на входе в МЭП:

a_{1.К. =} sqrt(a_1.H.^2 +2*n*ae*K_v*(U-ф)*t); (1)

2.Окончательный зазор на выходе МЭП:

a_{2.К. =} sqrt(a_2.H.^2 +2*n*ae*K_v*(U-ф)*t); (2),

где ф - падение напряжения в цепи за счет потенциалов анода и катода. По справочнику принимаем - 4 В, n - выход по току.

Согласно литературе для однотипных хромосталей при плотности тока порядка 10 А/см - выход по току составляет n=0, 6... 0, 7. Поскольку в нашем случае плотность тока существенно больше, принимаем - 0, 86. K_v - электрохимический эквивалент. В справочниках электрохимический эквивалент приводится для чистых металлов. Для многокомпонентных металлов и сплавов: K_v=(∑ m_i*k_i)/100, где m - массовое содержание элемента в сплаве, имеющего электрохимический эквивалент k_i. По справочнику для однотипных хромо сталей K_v = 0, 00205=0, 0021 см³ /А *мин, что можно принять для последующих расчетов, U= 24 В - напряжение источника питания, t - время обработки, мин.

Оценку величины времени «I» для решения выражений (1) и (2) проведем следующим образам. С учетом максимальной производительности станка 500 мм' /мин. или 0, 5 см /мин. Средняя производительность ориентировочно будет равна Qcp.=0, 7x0, 5=0, 35 см/мин. При площади обработки всех отверстий F = 138, 39 см линейная скорость обработки материала заготовки в установившемся режиме составит: V.эхо=0, 35/138, 39 = 0, 0026 см/мин = 0, 026 мм/мин. Поскольку электроэрозионная обработка идет при неподвижном электрод-инструменте максимальная скорость обработки имеет место непосредственно в начале ЭЭО при минимальной величине МЭП, затем скорость снижается.

Примем Vээо.ср. = 0, 5 мм/мин. С учетом рекомендаций литературы считаем, что величина припуска под ЭЭО составляет порядка 0, 05 мм, поэтому оценка ожидаемого времени процесса составит: t=0, 05/0, 5=0, 1 мин.

Подставляем значение величины времени в выражения (1) и (2) и берем величину МЭП в см.: а = 0, 2мм = 0, 02 см

a_{1, k.=} sqrt(0, 02²+ 2 х 0, 86 х 0, 0021 х 0, 249 х (24) х 0, 1) = sqrt(0, 0004 + 0, 017) = 0, 132см = 1, 32мм

a₂._K. =sqrt(0, 0275² +2 х 0, 86 х 0, 0021 х 0, 249 х (24 - 4) х 0, 1)= 0, 13314см= 1, 3314 мм

Необходимо отметить, что конечная величина МЭП должна быть такой, чтобы обеспечивались показатели точности и качества поверхности, в соответствии с требованиями чертежа. По рекомендациям литературы проведем проверку, в соответствии с которой величина зазоров должна удовлетворять неравенству:

(1/2)*(a₂._K.-a_i.k)< (1/2)*(e.d+e.б) Проводим расчеты:

(1/2)*(1, 3314-1, 32)< (1/2)*(0, 1+0, 05) 0, 057мм< 0, 075мм.

На основании расчетов делаем вывод, что после ЭЭО требуемая по чертежу точность может быть обеспечена. Диаметр электрод - инструмента определяем по формуле: Dэи=D₀- 2 [1_б + (0, 2* 0, 5)]

где, D₀ - номинальный размер отверстия в горизонтальной плоскости; 1б - торцовый межэлектродный зазор;

Dэи= 16-2[0, 15+0, 2]=15, 3 мм Проводим расчет:

Dэи=22-2, 0-0, 5*(0, 41 + 15, 3)=20-4, 855=10, 145мм

По рекомендациям литературы назначаем допуск на размер при изготовлении электрод - инструмента: Dэи= 10, 145h8= 10, 145-0, 033 мм.

Качество поверхности деталей после электроэрозионной обработки определяется шероховатостью поверхности, которая должна соответствовать требованиям чертежа. Для оценки найдем реализуемую при ЭЭО плотность тока на заключительном этапе обработки:

Jк((U-ф)*ae)/а_2.К.

Проведем расчеты:

J_K=((24-4)*0, 249)/0, 13314=37, 4 А/см² На основании этого можно сделать вывод, что фактическая величина плотности тока при ЭЭО близка к предварительной оценке (51 А/см²). Известно, что с увеличением плотности тока при электроэрозионной обработке шероховатость обработанной поверхности снижается. При фактическом значении плотности тока при ЭЭО «матрица» - 37, 4 А/см² может быть обеспечена шероховатость поверхности легированных сталей R_a< 2, 3 мкм, что удовлетворяет требованиям чертежа.