Como resolver o fenômeno de descarga instável de máquinas-ferramentas de descarga elétrica durante a usinagem

A estabilidade da descarga em máquinas-ferramenta de descarga elétrica durante a usinagem afeta diretamente a qualidade e a eficiência da usinagem, sendo um dos indicadores importantes para medir a eficácia de todo o processo de usinagem. Portanto, sempre foi uma preocupação para os técnicos de engenharia de usinagem por descarga elétrica, e como obter alta estabilidade da usinagem por descarga elétrica também é um tópico de pesquisa e exploração no campo atual da usinagem por descarga elétrica. Abaixo, com base em meus anos de experiência em usinagem de descarga elétrica, explicarei o fenômeno da descarga instável durante a usinagem, analisarei suas causas e proporei algumas medidas de melhoria.
1. Visão geral do mecanismo de processo de descarga de máquinas-ferramenta de descarga elétrica em usinagem.
A usinagem por descarga elétrica é composta de muitos processos microscópicos de descarga de pulso único. O processo normal de descarga de pulso único inclui a ionização e a quebra do meio entre os dois pólos, formando um canal de descarga. A alta temperatura instantânea no canal de descarga faz com que o fluido de trabalho gaseifique e rache, os materiais metálicos derretam e gasifiquem, e a alta pressão instantânea faz com que os cavacos de usinagem sejam jogados no fluido de trabalho. Com a junção da descarga de pulso, o meio entre os dois polos sofre deionização, restaurando o isolamento e um processo complexo. O estado básico de cada descarga de pulso no intervalo de descarga durante a usinagem de descarga elétrica é chamado de estado de descarga. Existem cinco tipos de estados de descarga: circuito aberto, descarga de faísca, descarga de arco transitório, descarga de arco e curto-circuito. Vários estados de descarga ocorrem de forma alternada e probabilística na usinagem real. Para obter uma usinagem de descarga elétrica estável, é necessário reduzir os estados anormais de descarga na descarga de pulso e garantir um ciclo virtuoso do processo de descarga de pulso único.
2. Avaliação da estabilidade da usinagem por eletroerosão e seu impacto.
Há uma série de fenômenos derivados na usinagem de descarga elétrica e, por meio das manifestações externas durante o processo de usinagem, a estabilidade da usinagem pode ser compreendida e estados anormais de descarga podem ser descobertos. No processamento normal, a cor da faísca observada é geralmente branca azulada com uma cor de chama vermelha, e a faísca é pequena e uniforme. A superfície do líquido de processamento emite pequenas bolhas sem fumaça, e o som de faíscas ouvido é claro e contínuo. A corrente e o voltímetro da máquina-ferramenta oscilam regularmente e o indicador do mostrador servo alimenta a uma velocidade constante. O tempo de descarga e a ação de elevação da ferramenta durante o processamento continuam regularmente. O valor de detecção de profundidade da máquina-ferramenta mostra uma progressão estável. Pelo contrário, quando a descarga é concentrada em um local durante o processamento, a cor da faísca é vermelha brilhante, o nível do líquido emite fumaça branca e grandes bolhas, o som da explosão da faísca é baixo e opaco, o ponteiro da corrente e do voltímetro oscila bruscamente , e o fenômeno de descarga instável do salto agudo do servomecanismo pode ser julgado como a possibilidade de descarga de arco, que geralmente faz com que o eletrodo e a peça de trabalho formem carbono e queimem. A descarga do arco de transição é um pouco pior do que o estado normal de descarga de faísca durante o processamento. É mostrado que o som da descarga é irregular, as bolhas geradas são maiores do que durante a descarga normal, a corrente e o voltímetro apresentam flutuações óbvias, descarga por um curto período de tempo durante o processamento e levante a ferramenta com frequência. O valor de detecção de profundidade flutua muito para frente e para trás, mostrando um padrão de ida e volta para trás. A descarga de arco de transição geralmente ocorre em usinagem de precisão e seu poder destrutivo é relativamente leve, mas é facilmente transformado em descarga de arco. Descargas ocasionais sem carga (circuito aberto) e curto-circuito durante o processamento são permitidos. Durante a descarga sem carga, há uma tensão maior que 50 V no centelhador, mas nenhuma corrente flui através dele. O amperímetro não exibe um curto-circuito e a folga de descarga está diretamente conectada por um curto-circuito. Quando a lacuna está em curto-circuito, a corrente é alta, mas a tensão em ambas as extremidades da lacuna é pequena. Curtos-circuitos podem facilmente danificar o eletrodo, e curtos-circuitos frequentes podem causar defeitos na peça de trabalho e no eletrodo localmente. Tanto a descarga sem carga quanto o curto-circuito não afetam a erosão e o processamento da peça de trabalho, afetando a velocidade de processamento. Com base no estado estável durante o processamento, o estado de descarga da usinagem pode ser determinado. Conforme mencionado anteriormente, o fenômeno da descarga instável interrompe a descarga normal da faísca e pode facilmente se transformar em um estado de descarga anormal. A descarga instável também reduz significativamente a velocidade de processamento, resultando em rugosidade irregular da superfície e até mesmo sérios problemas de qualidade da superfície. Faz com que defeitos de superfície apareçam no eletrodo. O centelhamento irregular em um estado de descarga instável dificulta o controle preciso do tamanho da usinagem e afeta a precisão da usinagem. Pode-se ver que garantir uma descarga estável durante a usinagem é de grande importância para a usinagem.
3. Razões para alta instável e medidas de melhoria.
(1) As máquinas-ferramentas de descarga elétrica com baixo desempenho de descarga geralmente apresentam descarga instável durante a usinagem. A usinagem por descarga elétrica depende principalmente do bom desempenho de usinagem das máquinas-ferramenta para concluir a usinagem. As máquinas-ferramentas de descarga elétrica de alta qualidade são equipadas com vários circuitos de saída de pulso, e o fuso possui características de servo de alta velocidade e alta resposta, que podem atender aos requisitos de alta estabilidade e processamento de alta qualidade durante o processamento. Se o desempenho de usinagem da máquina-ferramenta for ruim, frequentemente ocorre instabilidade de descarga incontrolável durante o processamento, afetando seriamente a qualidade da usinagem. O desempenho de trabalho da fonte de alimentação de pulso da máquina-ferramenta e a anormalidade do sistema de alimentação servo da máquina-ferramenta são as principais razões para a ocorrência frequente de instabilidade de descarga na usinagem causada pelas razões inerentes à máquina-ferramenta de descarga elétrica. Se a forma de onda da fonte de alimentação de pulso da máquina-ferramenta for anormal, o processamento não pode prosseguir de forma estável. Para obter usinagem de descarga estável, é necessário exigir que a fonte de alimentação de pulso da máquina-ferramenta produza uma série de pulsos benignos, trabalhe de forma estável e confiável e esteja livre de interferência externa. O sistema de servoalimentação da máquina-ferramenta deve ter alta sensibilidade e ser capaz de detectar com precisão o centelhador no estado de descarga, ajustar automaticamente para descarga anormal e minimizar o ajuste e o atraso o máximo possível. Devido à complexidade dos problemas relacionados ao desempenho anormal da máquina-ferramenta, os usuários devem entrar em contato imediatamente com o departamento de serviço de manutenção da máquina-ferramenta após confirmar que é um problema com a máquina-ferramenta e solicitar pessoal profissional para reparar e solucionar problemas.
(2) O ajuste incorreto dos parâmetros elétricos tem um impacto negativo na estabilidade da descarga. O uso incorreto de parâmetros elétricos é a principal razão para a descarga instável. O padrão elétrico consiste principalmente em três parâmetros elétricos principais: corrente, largura de pulso e intervalo de pulso. O uso de corrente excessiva, largura de pulso e intervalo de pulso é a principal razão para o fenômeno de descarga instável causado pelo ajuste irracional dos parâmetros elétricos. Os três devem ser especificamente definidos e selecionados com base na estabilidade durante o processamento e nos requisitos dos indicadores do processo de processamento. No caso de descarga instável, a primeira consideração é aumentar a folga do pulso, o que pode garantir a deionização durante o processamento, melhorar as condições de remoção de cavacos e ter pouco impacto nos indicadores do processo. Em segundo lugar, considere reduzir a largura de pulso. Se a largura do pulso for muito grande, haverá muitos tempos de descarga no curto prazo durante o processamento e não haverá tempo para deionizar durante o processamento, o que pode facilmente levar à queima do arco. Outros parâmetros também são importantes durante o processamento. Parâmetros como velocidade de levantamento, tempo de descarga e altura de levantamento que afetam diretamente o efeito de remoção de cavacos. No caso de descarga instável, a velocidade de elevação da faca deve ser acelerada, o tempo de descarga deve ser reduzido e a altura de elevação da faca deve ser aumentada. Ao lidar com parâmetros elétricos, atenção especial deve ser dada à diferença na estabilidade de descarga entre usinagem de desbaste e usinagem de precisão. Na usinagem de desbaste, devido à alta energia de descarga, grande centelhamento e bom efeito de remoção de cavacos, uma usinagem relativamente estável pode ser alcançada, enquanto na usinagem de precisão, o oposto é verdadeiro, que é propenso a descarga instável. Portanto, um monitoramento especial deve ser realizado para usinagem de precisão. A polaridade do processamento deve estar correta. Se a polaridade negativa (eletrodo sendo negativo) for usada por engano no processamento normal, pode ocorrer uma descarga instável e o processamento não pode continuar. Portanto, a polaridade do processamento deve ser alterada.
(3) O fenômeno de descarga instável causado por tratamento inadequado de líquidos e problemas de qualidade durante o processamento. A usinagem por descarga elétrica é realizada em meio fluido de trabalho. O desempenho de isolamento do fluido de trabalho desempenha um papel de deionização no processo de descarga de pulso, acelerando o resfriamento do eletrodo e da peça de trabalho durante o processamento e suspendendo e descarregando os produtos de corrosão do intervalo de descarga. Na usinagem por descarga elétrica, os métodos de lavagem e extração líquida são frequentemente usados ​​para remoção de cavacos para evitar a descarga de arco e garantir um processamento estável. No entanto, métodos inadequados de tratamento de líquidos também podem afetar a estabilidade da descarga. A pressão excessiva de descarga e bombeamento dificultará a formação de canais de descarga e produzirá uma descarga parcial instável, especialmente no acabamento. A pressão de lavagem e bombeamento pode ser controlada dentro de uma faixa de pressão crítica próxima ao processamento estável. A direção incorreta da descarga de óleo pode levar ao acúmulo de cavacos de usinagem e à formação de descarga instável, e é fácil formar depósitos de carbono. Geralmente, é usado o óleo de lavagem em direção à área de abertura, enquanto o derramamento de óleo para baixo é usado para a área do fundo cego. Embora o processamento de óleo de lavagem e bombeamento possa efetivamente descarregar cavacos de usinagem e melhorar a estabilidade da descarga, campos de fluxo irregulares podem causar descarga concentrada e descarga secundária, afetando muito o nivelamento e a rugosidade da peça de trabalho, resultando em lacunas de descarga desiguais. Além disso, forte erosão pode causar perda anormal dos cantos do eletrodo. Portanto, na usinagem de precisão, geralmente é usado o método de tratamento líquido de usinagem sem lavagem e imersão, contando com a ação de levantar a ferramenta para remover os cavacos e obter uma usinagem estável. Isso apresenta requisitos mais elevados para a configuração da máquina-ferramenta. Quando o fuso de uma máquina-ferramenta é processado com alto avanço de aceleração, o efeito de sucção gerado permite a descarga efetiva de cavacos de usinagem, alcatrão e gases de exaustão que existem entre o eletrodo e a peça de trabalho. O processamento de longo prazo pode causar temperatura excessiva do óleo e, se a superfície da área de processamento não puder ser bem resfriada, é fácil causar descarga instável. A temperatura do óleo não deve exceder 35 graus e, se necessário, um dispositivo de resfriamento deve ser instalado na entrada de óleo do sistema de circulação do fluido de processamento para controlá-lo. A qualidade do fluido de trabalho durante a usinagem também é importante para a estabilidade da descarga de usinagem. O fluido de usinagem sujo contendo muitos cavacos de usinagem não pode aliviar oportunamente a situação de poluição na folga de descarga durante o processamento, resultando na não dispersão dos pontos de descarga e na formação de descarga de arco prejudicial. Fluidos de usinagem de baixa qualidade também podem causar descarga instável durante a usinagem devido ao seu baixo desempenho. O fluido de usinagem de descarga elétrica usado requer baixa viscosidade, alto isolamento, capacidade de limpar canais de descarga, boa fluidez, permeabilidade e outras características. Atualmente, existem muitos tipos de fluidos de trabalho especiais para usinagem de descarga elétrica, e algumas conquistas foram feitas na adição de aditivos relevantes ao fluido de trabalho, que podem melhorar o desempenho e a estabilidade da descarga e podem ser adotados.
(4) A influência de fatores como o tipo e a qualidade dos materiais dos eletrodos usados ​​e o emparelhamento dos parâmetros elétricos de processamento de diferentes materiais dos eletrodos na estabilidade da descarga. O material do eletrodo deve ter boa condutividade e características de descarga estáveis. Eletrodos de cobre puro têm excelente desempenho de usinagem, especialmente em termos de estabilidade de usinagem e não são propensos a descarga de arco ou descarga de arco de transição. Eles podem descarregar de forma estável na maioria dos processos de usinagem e são amplamente utilizados. A estabilidade do processamento do eletrodo de grafite é boa, caracterizada por manter a descarga estável durante a usinagem de desbaste com alta corrente e garantir baixa perda de eletrodo. No entanto, na usinagem de precisão, fenômenos de descarga instáveis ​​são propensos a ocorrer, levando à queima do arco. A liga de cobre e tungstênio e a liga de prata e tungstênio são materiais de eletrodo raramente usados ​​porque são caros. Eles ainda podem descarregar de forma estável em peças difíceis de usinar, como micro e sulcos profundos, com perda mínima de eletrodo, e são considerados para uso em usinagem de precisão. O material do eletrodo selecionado deve garantir a qualidade para obter uma descarga estável durante o processamento. O cobre puro deve ser cobre eletrolítico livre de impurezas e forjado. Existem várias classificações de materiais de eletrodo de grafite, como grau emi, grau ultrafino, grau ultrafino, grau fino, etc., que podem ser selecionados com base nos requisitos de precisão e eficiência do processamento. A qualidade dos materiais de grafite deve ser uniformemente organizada, com boa resistência e não propensa a descascar durante o processamento. Ao usar diferentes materiais de eletrodo para processamento, é necessário manipular com flexibilidade o emparelhamento de parâmetros elétricos para obter uma descarga estável durante o processamento, bons resultados de processamento e o valor do material selecionado. Atualmente, muitas máquinas de usinagem elétrica podem emparelhar parâmetros elétricos automaticamente com base em diferentes combinações de materiais de processamento. O emparelhamento de parâmetros elétricos lida principalmente com o tamanho da corrente, largura de pulso e intervalo de pulso. Com base no desempenho do material do eletrodo, selecione os parâmetros elétricos apropriados para aproveitar as vantagens de processamento do material e lidar com os defeitos em seu processamento. Devido ao uso diferente de máquinas-ferramentas.
(5) A seleção irracional de métodos de processo resultou em descarga instável durante o processamento. Se o método de processo de usinagem por descarga elétrica é razoável e viável também é a chave para obter uma usinagem estável. A maior parte da usinagem envolve o uso de eletrodos de usinagem de desbaste para remover uma grande quantidade de metal e, em seguida, substituí-los por eletrodos de semiprecisão ou usinagem de precisão para completar a transição ou usinagem de precisão. A chave para este método de processo é usar a agitação do eletrodo durante o processamento para melhorar a remoção de cavacos e obter um processamento estável. Ao usar o método de translação livre em condições de usinagem de vários estágios, os outros dois eixos executam movimento estendido simultaneamente à medida que a profundidade de usinagem aumenta. O uso de agitação no processamento pode tornar a descarga mais estável, reduzir os fenômenos de descarga secundária e obter uma rugosidade superficial mais uniforme nas superfícies lateral e inferior, que é amplamente adotada. A quantidade de força de agitação depende da forma e dos requisitos de precisão da peça de processamento e geralmente é considerada em torno de 0,03 mm em usinagem de precisão. Devido à pequena força de agitação, isso não afetará a precisão do perfil da usinagem. Se o método de agitação não for usado na usinagem, é difícil obter uma usinagem estável sob condições de descarga de folga pequena. É fácil encontrar fenômenos de usinagem instáveis ​​causados ​​por esse motivo na usinagem de precisão. A descarga secundária formada pela descarga instável pode fazer com que o tamanho da usinagem seja muito grande e, no caso de boas condições de remoção de cavacos, também pode fazer com que o tamanho da usinagem seja muito pequeno devido ao centelhador real ser menor que a escala do eletrodo quantidade, tornando o tamanho incapaz de ser controlado com precisão. O uso do método de processamento de agitação pode alcançar um processamento estável e efetivamente resolver esses problemas.
(6) Peças difíceis de usinar não conduzem a um processamento estável. Algumas peças de processamento são propensas a descargas instáveis ​​durante o processamento devido às suas limitações de processamento. No início do processamento da superfície, ao processar peças afiadas e afiadas, devido à pequena área de descarga real e alta densidade de corrente, a concentração de produtos de corrosão local é muito alta e os pontos de descarga não podem ser dispersos e transferidos. O calor residual após a descarga não tem tempo de se difundir e acumular, causando superaquecimento e prejudicando a estabilidade do processamento. É necessário reduzir temporariamente a corrente e aumentar gradualmente o padrão elétrico depois que a área de processamento real se expande gradualmente e o processamento se estabiliza gradualmente. Ao processar furos profundos, peças inclinadas e peças com cavidades profundas, também pode ocorrer descarga instável durante o processamento devido à dificuldade na remoção de cavacos. Exigir medidas apropriadas para melhorar o desempenho de remoção de cavacos. O processamento de eletrodos inclinados deve ter uma alta altura de descarga de escória. Peças de furos profundos e cavidades profundas podem usar dimensionamento de tamanho maior para eletrodos para melhorar a remoção de cavacos por meio da translação. Ao processar furos circulares profundos, com um eixo C instalado, um dispositivo de fixação usado e concêntrico, o eixo C pode girar durante o processamento, obtendo um processamento muito estável. Quando a usinagem é viável, a peça de limpeza de canto adota um método de articulação de eixo 3-, ou seja, usinagem oblíqua, para evitar o fenômeno de descarga instável devido à pequena área da peça de usinagem. Além disso, o uso da usinagem servo lateral em algumas peças difíceis de usinar também pode melhorar a estabilidade da descarga. O uso de evitar espaços vazios e abrir orifícios de exaustão e remoção de cavacos para eletrodos também pode melhorar o fenômeno de descarga instável em algumas situações difíceis de usinagem.
(7) O fenômeno de descarga instável causado por problemas de processamento no processo de operação de processamento. A descarga instável também pode ocorrer quando algumas pequenas etapas nas operações de processamento não são tratadas adequadamente. Peças de trabalho e eletrodos pequenos ou difíceis de fixar podem se soltar durante o processamento devido à falta de métodos de fixação confiáveis, resultando em descarga instável. Após ser processada por uma retificadora, a peça de trabalho irá gerar magnetismo, especialmente para peças de trabalho pequenas. Se a peça de trabalho for processada diretamente por descarga elétrica sem tratamento de desmagnetização, isso fará com que os cavacos de usinagem sejam adsorvidos e difíceis de descarregar, resultando em descarga instável durante o processamento. Portanto, é necessário desmagnetizar a peça de trabalho antes do processamento. Existem detritos, ferrugem e rebarbas na área de processamento, resultando em uma descarga muito instável no início do processamento. O processamento de peças com furos passantes não considera o uso de furos para remoção de cavacos durante a fixação, resultando em processamento de fundo cego, reduzindo muito a estabilidade do processamento. O fenômeno de "disparo" durante o processamento pode fazer com que a peça se solte, e o processo de ignição do gás também afeta a estabilidade do processamento. O desvio na correção do eletrodo que faz com que ele fique inclinado durante a usinagem também pode afetar levemente a estabilidade da descarga. No processamento de peças com cavidades profundas, se os detritos acumulados não forem removidos em tempo hábil com uma escova, pode ocorrer descarga instável durante o processamento, dificultando o bom andamento do processamento. Com base nas razões para descarga instável durante a operação mencionadas acima, medidas correspondentes podem ser tomadas para melhorar a estabilidade do processamento.
Com base na análise das causas da descarga instável na usinagem por eletroerosão no texto anterior, pode-se constatar que a descarga dos cavacos de usinagem desempenha um papel crucial na estabilidade da usinagem por eletroerosão. A maioria das medidas é basicamente obtida melhorando direta ou indiretamente o status de descarga da usinagem, alcançando uma usinagem estável sob a condição de descarga suave de cavacos. Compreender e eliminar vários fatores de interferência na usinagem de descarga elétrica é uma garantia importante para alcançar usinagem de descarga estável. Ao melhorar o fenômeno de descarga instável na usinagem de descarga elétrica, a descarga anormal pode ser evitada