RU2697314C1 - Method of electrical erosion machining of parts - Google Patents
Method of electrical erosion machining of parts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2697314C1 RU2697314C1 RU2018123664A RU2018123664A RU2697314C1 RU 2697314 C1 RU2697314 C1 RU 2697314C1 RU 2018123664 A RU2018123664 A RU 2018123664A RU 2018123664 A RU2018123664 A RU 2018123664A RU 2697314 C1 RU2697314 C1 RU 2697314C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- tool
- streamer
- heating
- time
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэрозионным методам обработки материалов и может быть использовано для высокоточной обработки деталей со сложными поверхностями из машиностроительных материалов (металлов и сплавов) в общем машиностроении, приборостроении, станкостроении и других отраслях машиностроения при радикальном устранении износа электрода-инструмента.The invention relates to electroerosive methods of processing materials and can be used for high-precision machining of parts with complex surfaces from engineering materials (metals and alloys) in general engineering, instrumentation, machine tool industry and other engineering industries with a radical elimination of electrode-tool wear.
Известны способы электроэрозионной обработки металлов и сплавов (Библиотечка электротехнолога. Выпуск 2. Электроразрядная обработка материалов. Левинсон Е.М., Лев B.C., Гудкин В.Г., Лившиц А.Л., Юткин Л.А. Л., Машиностроение. 1971 г. 256 стр. Табл 26. Илл. 135. Библ. 60 назв.). В указанной книге описаны способы, технологические схемы, физические основы, режимы и технологическое оснащение электроэрозионной обработки. Приведены данные о зависимости износа электродов-инструментов от длительности импульсов напряжения.Known methods of electrical discharge machining of metals and alloys (Library of an electrical technologist. Issue 2. Electric discharge processing of materials. Levinson EM, Lev BC, Gudkin VG, Livshits AL, Yutkin LA L., Engineering. 1971 256 pages. Table 26. Ill. 135. Bible 60 titles.). This book describes methods, technological schemes, physical fundamentals, modes and technological equipment of electric discharge machining. Data are given on the dependence of the wear of the electrode electrodes on the duration of voltage pulses.
Электроэрозионная обработка осуществляется за счет управляемого удаления расплавленного или испаренного металла или сплава с отрабатываемой заготовки за счет создания плазменного канала между двумя электродами при приложении внешнего напряжения, разделенными диэлектрической жидкостью. Один из электродов является инструментом, а второй обрабатываемой заготовкой.Electroerosive processing is carried out by controlled removal of molten or vaporized metal or alloy from the workpiece by creating a plasma channel between the two electrodes when an external voltage is applied, separated by a dielectric fluid. One of the electrodes is a tool, and the second is a workpiece.
Недостатком описанного метода является длительное формирование плазменного канала, что приводит к существенному нагреву обоих электродов. Из литературы известно, что в плазменном канале температура может достигать 15-40 т. градусов Кельвина. Такой существенный нагрев электрода-заготовки обеспечивает формирование эрозионных лунок и необходимое формообразование. Вместе с тем тепловой процесс на поверхности электрода-инструмента приводит к его износу, что является существенным недостатком метода.The disadvantage of the described method is the long formation of the plasma channel, which leads to a significant heating of both electrodes. From the literature it is known that in a plasma channel the temperature can reach 15-40 tons. Kelvin. Such a substantial heating of the billet electrode ensures the formation of erosion holes and the necessary shaping. At the same time, the thermal process on the surface of the electrode-tool leads to its wear, which is a significant drawback of the method.
Плазменный канал, формируемый в рабочей жидкости, может возникать по двум механизмам:The plasma channel formed in the working fluid can occur by two mechanisms:
1. Тепловому механизму пробоя межэлектродного промежутка;1. The thermal mechanism of breakdown of the interelectrode gap;
2. Электрическому механизму пробоя межэлектродного промежутка.2. The electrical breakdown mechanism of the interelectrode gap.
Тепловой механизм пробоя имеет место при небольшой напряженности электрического поля в межэлектродном промежутке (до 36 кВ/см). Такой механизм пробоя наиболее хорошо изучен и имеет место в основном при использовании релаксационных генераторов импульсов и достаточно большой их длительности (до сотен микросекунд).The thermal breakdown mechanism takes place at a small electric field in the interelectrode gap (up to 36 kV / cm). Such a breakdown mechanism is best studied and occurs mainly when using relaxation pulse generators and their sufficiently long durations (up to hundreds of microseconds).
Электрический механизм пробоя имеет место при большой напряженности электрического поля в межэлектродном промежутке (более 36 кВ на см2) и заключается в формировании электрического стримера. Известно, что стример развивается со скоростью 1-2 км/с. В большинстве случаев стример развивается с одного из электродов. При межэлектродном зазоре равном 5-40 мкм происходит его перемыкание электропроводным плазменным каналом (стримером) за 3-7 нс. Такое малое время формирования плазменного канала пробоя ранее не рассматривалось, так как широко применявшиеся генераторы импульсов тока релаксационного типа не позволяли осуществлять электрический пробой межэлектродного промежутка из-за недостаточной мощности таких генераторов при наносекундной длительности импульсов тока.The electrical breakdown mechanism occurs at high electric field strengths in the interelectrode gap (more than 36 kV per cm2) and consists in the formation of an electrical streamer. It is known that the streamer develops at a speed of 1-2 km / s. In most cases, the streamer develops from one of the electrodes. With an interelectrode gap of 5–40 μm, it is bridged by an electrically conductive plasma channel (streamer) in 3–7 ns. Such a short time of formation of a plasma breakdown channel was not previously considered, since the widely used relaxation type current pulse generators did not allow electric breakdown of the interelectrode gap due to the insufficient power of such generators with nanosecond current pulse duration.
В свою очередь транзисторные генераторы импульсов тока не позволяли получать до последнего времени такие короткие импульсы из-за отсутствия соответствующей электронной базы.In turn, transistor current pulse generators did not allow receiving such short pulses until recently due to the lack of an appropriate electronic base.
Известен способ электроэрозионной обработки в котором радикальное устранение износа электрода-инструмента достигается применением импульса тока с предварительной и силовой ступенями, что способствует созданием условий для формирования защитной пленки на электроде-инструменте, непозволяющей достигать температуры плавления его материала (А.С. №515614 В23Р 1/02 Опубликовано 30.05.76 Бюллетень №20, 28.06.76.).A known method of electrical discharge machining in which the radical elimination of wear of the electrode-tool is achieved by applying a current pulse with preliminary and power steps, which helps to create conditions for the formation of a protective film on the electrode-tool, not allowing to reach the melting temperature of its material (A.S. No. 515614 В23Р 1 / 02 Published on 05/30/76 Bulletin No. 20, 06/28/76.).
Недостатком известного способа является наличие износа электрода-инструмента.The disadvantage of this method is the presence of wear of the electrode tool.
Задачей предлагаемого способа обработки является радикальное устранение износа электрода-инструмента за счет наносекундного контакта проводящего канала, сформированного стримером, с поверхностью электрода-инструмента.The objective of the proposed processing method is to radically eliminate the wear of the electrode tool due to nanosecond contact of the conductive channel formed by the streamer with the surface of the electrode tool.
Способ электроэрозионной обработки, производимый в диэлектрической жидкости с нагревом поверхности электрода-инструмента до температуры плавления импульсами тока наносекундной длительности, равной времени перемыкания стримером межэлектродного промежутка, суммированной с временем нагрева поверхности электрода-инструмента до температуры плавления тимп.т=S/Vстp.+tпл., где tимп.т. - длительность импульса тока, S - межэлектродный промежуток, Vстр - скорость развития стримера, tпл - время нагрева поверхности электрода-инструмента до температуры плавления.The method of electric discharge machining, which is performed in a dielectric liquid with heating the surface of the electrode-tool to a melting temperature by pulses of nanosecond current pulses, equal to the time of interconnection of the electrode gap by the streamer, summed with the time of heating the surface of the electrode-tool to the melting temperature t imp.t = S / V str. + t square where t imp.t. is the duration of the current pulse, S is the interelectrode gap, V p is the speed of development of the streamer, t PL is the time of heating the surface of the electrode-tool to the melting temperature.
Способ осуществляется следующим образом: импульсы тока наносекундной длительности обеспечивают создание плазменного канала только на период времени до касания стримером противоположного электрода-инструмента, суммированного с временем нагрева поверхности электрода-инструмента до температуры плавления tимп.т.=S/Vcтp.+tпл. (фиг. 1, фиг. 2).The method is as follows: current pulses of nanosecond duration ensure the creation of a plasma channel only for a period of time before the streamer touches the opposite electrode-tool, summed with the time of heating the surface of the electrode-tool to the melting temperature t imp.t. = S / V p. + t square (Fig. 1, Fig. 2).
На Фиг. 1 показан процесс формирования проводящего плазменного канала движущимся стримером в межэлектродном зазоре, заполненном диэлектрической жидкостью, до момента касания противоположного электрода.In FIG. Figure 1 shows the process of forming a conducting plasma channel by a moving streamer in an interelectrode gap filled with a dielectric fluid, until the opposite electrode is touched.
На Фиг. 2 показан процесс обработки после перемыкания межэлектродного зазора стримером до момента нагрева материала электрода-инструмента до температуры его плавления.In FIG. Figure 2 shows the processing process after bridging the interelectrode gap by the streamer until the electrode-tool material is heated to its melting temperature.
Исходя из того, что межэлектродный зазор при электроэрозионной обработке в большинстве случаев может составлять от 5-40 мкм, время, необходимое для достижения головкой стримера противоположного по отношению к электроду-детали электрода-инструмента, составит t=S/Vcтp., где S - межэлектродный промежуток, мкм; Vстр - скорость развития стримера, км/с.Based on the fact that the interelectrode gap during electroerosive processing in most cases can be from 5-40 microns, the time required to reach the streamer head opposite to the electrode-component of the tool electrode will be t = S / V ctp. where S is the interelectrode gap, microns; V p is the streamer development rate, km / s.
После достижения головкой стримера поверхности электрода-инструмента возможно продолжение процесса обработки в течение времени tпл., до температуры плавления материала электрода-инструмента. Предварительный расчет показал, что это время может составить несколько наносекунд (2-9 нс).After the streamer head reaches the surface of the electrode-tool, it is possible to continue the processing process for a time t pl. to the melting temperature of the material of the electrode tool. A preliminary calculation showed that this time can be several nanoseconds (2–9 ns).
Таким образом, длительность импульса тока составит tимп.т.=S/Vcтp.+tпл.. Thus, the duration of the current pulse is t imp.t. = S / V pp . + T pl.
Предлагаемый способ электроэрозионной обработки был апробирован при использовании следующих параметров обработки: S=5 мкм, tимп.т.=9 нс, U=150 В. В результате обработки установлено, что на электроде-заготовке образуются эрозионные лунки со средним диаметром около 2,5 мкм. Электрод-инструмент практически не имел значимого износа.The proposed method of electrical discharge machining was tested using the following processing parameters: S = 5 μm, t imp.t. = 9 ns, U = 150 V. As a result of processing, it was found that erosion holes with an average diameter of about 2.5 μm are formed on the workpiece electrode. The electrode tool had practically no significant wear.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018123664A RU2697314C1 (en) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | Method of electrical erosion machining of parts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018123664A RU2697314C1 (en) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | Method of electrical erosion machining of parts |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2697314C1 true RU2697314C1 (en) | 2019-08-13 |
Family
ID=67640411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018123664A RU2697314C1 (en) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | Method of electrical erosion machining of parts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2697314C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1146154A1 (en) * | 1983-06-15 | 1985-03-23 | Завод-втуз при Московском автомобильном заводе им.И.А.Лихачева | Spark erosion machining method |
JPH0484672A (en) * | 1990-07-26 | 1992-03-17 | I N R Kenkyusho:Kk | Pulse power unit for energizing |
MD20130049A2 (en) * | 2013-07-25 | 2015-01-31 | Павел ТОПАЛА | Process for the formation of nanometric amorphous oxide and hydroxide layers |
-
2018
- 2018-06-28 RU RU2018123664A patent/RU2697314C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1146154A1 (en) * | 1983-06-15 | 1985-03-23 | Завод-втуз при Московском автомобильном заводе им.И.А.Лихачева | Spark erosion machining method |
JPH0484672A (en) * | 1990-07-26 | 1992-03-17 | I N R Kenkyusho:Kk | Pulse power unit for energizing |
MD20130049A2 (en) * | 2013-07-25 | 2015-01-31 | Павел ТОПАЛА | Process for the formation of nanometric amorphous oxide and hydroxide layers |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Электрофизические и электрохимические методы обработки и технологии в машиностроении. В 2 ч. Ч.1: учебное пособие/В.С. Коробчиков и др. Под ред. В.И. Никифорова. СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2017, с. 41-46. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Schumacher | After 60 years of EDM the discharge process remains still disputed | |
Mahendran et al. | A review of micro-EDM | |
McGeough et al. | Theoretical and experimental investigation of the relative effects of spark erosion and electrochemical dissolution in electrochemical arc machining | |
Hockenberry et al. | Dynamic evolution of events accompanying the low-voltage discharges employed in EDM | |
US4555612A (en) | Plasma jet cleaning apparatus and method | |
EP0548932B1 (en) | Surface layer forming process using electric discharge machining | |
Sahoo et al. | A novel approach for modeling MRR in EDM process using utilized discharge energy | |
RU2697314C1 (en) | Method of electrical erosion machining of parts | |
Yan et al. | Design, analysis and experimental study of a high-frequency power supply for finish cut of wire-EDM | |
US3509305A (en) | Random gap pulsing system for edm | |
JP3866661B2 (en) | Electric discharge machining method and apparatus | |
US4450336A (en) | Super-fine finish EDM method and apparatus | |
Li et al. | Research on shape changes in cylinder electrodes incident to micro-EDM | |
RU2707672C2 (en) | Method for electroerosion-chemical piercing of holes of small diameter and device for its implementation | |
Pinzaru | Experimental investigations on the durability of tool-electrodes at the surface processing by pulsed electrical discharge | |
WO2007007381A1 (en) | Electric discharge machine and electric discharge machining method | |
RU2596567C1 (en) | Method of electrical discharge machining of small diameter holes | |
Topală | Electrical charges as measure for removed metal mass the electrical discharge machining | |
ONISZCZUK-ŚWIERCZ et al. | EDM–analyses of current and voltage waveforms | |
JP2003127028A (en) | Fine electric discharge machining method and its discharge control apparatus | |
RU2768103C2 (en) | System for electrochemical abrasive grinding | |
RU2254213C2 (en) | Method of electric-discharge working and electric-discharge machine tool | |
RU164627U1 (en) | DEVICE FOR ELECTROEROSION ALLOYING OF METAL SURFACES | |
JPH0192026A (en) | Electric discharge machining method for insulating material | |
SU474418A1 (en) | Electrospark coating method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200629 |