Comment résoudre le phénomène de décharge instable des machines-outils à décharge électrique pendant l'usinage

La stabilité de la décharge dans les machines-outils à décharge électrique pendant l'usinage affecte directement la qualité et l'efficacité de l'usinage, et est l'un des indicateurs importants pour mesurer l'efficacité de l'ensemble du processus d'usinage. Par conséquent, cela a toujours été une préoccupation pour les techniciens en ingénierie de l'usinage par décharge électrique, et la manière d'atteindre une stabilité élevée de l'usinage par décharge électrique est également un sujet de recherche et d'exploration brûlant dans le domaine actuel de l'usinage par décharge électrique. Ci-dessous, sur la base de mes années d'expérience dans l'usinage par décharge électrique, je vais expliquer le phénomène de décharge instable lors de l'usinage, analyser ses causes et proposer quelques mesures d'amélioration.
1. Vue d'ensemble du mécanisme de processus de décharge des machines-outils à décharge électrique en usinage.
L'usinage par décharge électrique est composé de nombreux processus microscopiques de décharge à impulsion unique. Le processus normal de décharge à impulsion unique comprend l'ionisation et la rupture du milieu entre les deux pôles, formant un canal de décharge. La haute température instantanée dans le canal de décharge provoque la gazéification et la fissuration du fluide de travail, la fonte et la gazéification des matériaux métalliques, et la haute pression instantanée provoque la projection des copeaux d'usinage dans le fluide de travail. Avec la jonction de la décharge impulsionnelle, le milieu entre les deux pôles subit une désionisation, rétablissant l'isolation et un processus complexe. L'état de base de chaque décharge d'impulsion dans l'espace de décharge pendant l'usinage par décharge électrique est appelé l'état de décharge. Il existe cinq types d'états de décharge : circuit ouvert, décharge par étincelle, décharge en arc transitoire, décharge en arc et court-circuit. Divers états de décharge se produisent alternativement et de manière probabiliste lors de l'usinage réel. Afin d'obtenir un usinage par décharge électrique stable, il est nécessaire de réduire les états de décharge anormaux en décharge pulsée et d'assurer un cycle vertueux de processus de décharge à impulsion unique.
2. Évaluation de la stabilité de l'électroérosion et de son impact.
Il existe une série de phénomènes dérivés dans l'usinage par décharge électrique, et à travers les manifestations externes au cours du processus d'usinage, la stabilité de l'usinage peut être comprise et des états de décharge anormaux peuvent être découverts. Lors d'un traitement normal, la couleur de l'étincelle observée est généralement bleu blanc avec une couleur de flamme rouge, et l'étincelle est petite et uniforme. La surface du liquide de traitement émet de petites bulles sans fumée et le son des étincelles entendues est clair et continu. Le courant et le voltmètre de la machine-outil oscillent régulièrement et l'indicateur à cadran d'asservissement s'alimente à une vitesse constante. Le temps de décharge et l'action de levage de l'outil pendant le traitement se poursuivent régulièrement. La valeur de détection de profondeur de la machine-outil montre une progression stable. Au contraire, lorsque la décharge est concentrée en un seul endroit pendant le traitement, la couleur de l'étincelle est rouge vif, le niveau de liquide émet de la fumée blanche et de grosses bulles, le son de l'explosion de l'étincelle est faible et terne, l'aiguille du courant et du voltmètre oscille brusquement , et le phénomène de décharge instable du saut brusque du servomécanisme peut être jugé comme la possibilité d'une décharge d'arc, ce qui provoque souvent la formation de carbone et la combustion de l'électrode et de la pièce. La décharge d'arc de transition est légèrement pire que l'état de décharge d'étincelle normal pendant le traitement. Il est démontré que le son de décharge est irrégulier, les bulles générées sont plus grandes que lors d'une décharge normale, le courant et le voltmètre ont des fluctuations évidentes, se déchargent pendant une courte période pendant le traitement et soulèvent l'outil fréquemment. La valeur de détection de profondeur fluctue considérablement d'avant en arrière, montrant un modèle d'aller-retour vers l'arrière. La décharge d'arc de transition se produit souvent dans l'usinage de précision, et sa puissance destructrice est relativement faible, mais elle se transforme facilement en décharge d'arc. Les décharges occasionnelles à vide (circuit ouvert) et les courts-circuits pendant le traitement sont autorisés. Pendant la décharge à vide, il y a une tension supérieure à 50V sur l'éclateur, mais aucun courant ne le traverse. L'ampèremètre n'affiche pas de court-circuit et l'espace de décharge est directement connecté par un court-circuit. Lorsque l'espace est court-circuité, le courant est élevé, mais la tension aux deux extrémités de l'espace est faible. Les courts-circuits peuvent facilement endommager l'électrode, et des courts-circuits fréquents peuvent entraîner la formation locale de défauts dans la pièce et l'électrode. La décharge à vide et le court-circuit n'ont aucun effet sur l'érosion et le traitement de la pièce, affectant la vitesse de traitement. Sur la base de l'état stable pendant le traitement, l'état de décharge de l'usinage peut être déterminé. Comme mentionné précédemment, le phénomène de décharge instable perturbe la décharge par étincelle normale et peut facilement se transformer en un état de décharge anormal. Une décharge instable réduit également considérablement la vitesse de traitement, ce qui entraîne une rugosité de surface inégale et même de graves problèmes de qualité de surface. Provoque l'apparition de défauts de surface sur l'électrode. L'éclateur irrégulier dans un état de décharge instable rend difficile le contrôle précis de la taille d'usinage et affecte la précision d'usinage. On peut voir qu'assurer une décharge stable pendant l'usinage est d'une grande importance pour l'usinage.
3. Raisons des rejets instables et mesures d'amélioration.
(1) Les machines-outils à décharge électrique avec des performances de décharge médiocres subissent souvent une décharge instable pendant l'usinage. L'usinage par décharge électrique repose principalement sur les bonnes performances d'usinage des machines-outils pour terminer l'usinage. Les machines-outils à décharge électrique de haute qualité sont équipées de divers circuits de sortie d'impulsions, et la broche a des caractéristiques d'asservissement à haute vitesse et à réponse élevée, qui peuvent répondre aux exigences de stabilité élevée et de traitement de haute qualité pendant le traitement. Si les performances d'usinage de la machine-outil sont médiocres, une instabilité de décharge incontrôlable se produit souvent pendant le traitement, affectant gravement la qualité de l'usinage. Les performances de fonctionnement de l'alimentation pulsée de la machine-outil et l'anomalie du système d'alimentation servo de la machine-outil sont les principales raisons de l'apparition fréquente d'instabilité de décharge dans l'usinage causée par les raisons inhérentes à la machine-outil à décharge électrique. Si la forme d'onde de l'alimentation électrique par impulsions de la machine-outil est anormale, le traitement ne peut pas se poursuivre de manière stable. Pour obtenir un usinage par décharge stable, il est nécessaire d'exiger que l'alimentation pulsée de la machine-outil produise une série d'impulsions bénignes, fonctionne de manière stable et fiable et soit exempte d'interférences externes. Le système d'alimentation servo de la machine-outil doit avoir une sensibilité élevée et être capable de détecter avec précision l'éclateur dans l'état de décharge, de s'ajuster automatiquement en cas de décharge anormale et de minimiser autant que possible l'ajustement et le décalage. En raison de la complexité des problèmes liés aux performances anormales de la machine-outil, les utilisateurs doivent contacter rapidement le service de maintenance de la machine-outil après avoir confirmé qu'il s'agit d'un problème avec la machine-outil et demander à un personnel professionnel de réparer et de dépanner.
(2) Un réglage incorrect des paramètres électriques a un impact négatif sur la stabilité de la décharge. L'utilisation incorrecte des paramètres électriques est la principale raison d'une décharge instable. La norme électrique se compose principalement de trois paramètres électriques majeurs : le courant, la largeur d'impulsion et l'intervalle d'impulsion. L'utilisation d'un courant, d'une largeur d'impulsion et d'un intervalle d'impulsion excessifs est la principale raison du phénomène de décharge instable provoqué par un ajustement déraisonnable des paramètres électriques. Les trois doivent être spécifiquement définis et sélectionnés en fonction de la stabilité pendant le traitement et des exigences des indicateurs de processus de traitement. Dans le cas d'une décharge instable, la première considération est d'augmenter l'intervalle d'impulsion, ce qui peut assurer la déionisation pendant le traitement, améliorer les conditions d'élimination des copeaux et avoir peu d'impact sur les indicateurs de processus. Deuxièmement, envisagez de réduire la largeur d'impulsion. Si la largeur d'impulsion est trop grande, il y aura trop de temps de décharge à court terme pendant le traitement, et il n'y aura pas de temps pour se déioniser pendant le traitement, ce qui peut facilement conduire à une combustion à l'arc. D'autres paramètres sont également importants lors du traitement. Paramètres tels que la vitesse de levage, le temps de décharge et la hauteur de levage qui affectent directement l'effet d'élimination des copeaux. En cas de décharge instable, la vitesse de levage du couteau doit être accélérée, le temps de décharge doit être réduit et la hauteur de levage du couteau doit être augmentée. Lorsqu'il s'agit de paramètres électriques, une attention particulière doit être portée à la différence de stabilité de décharge entre l'usinage d'ébauche et l'usinage de précision. Dans l'usinage grossier, en raison de l'énergie de décharge élevée, du grand éclateur et du bon effet d'élimination des copeaux, un usinage relativement stable peut souvent être obtenu, tandis que dans l'usinage de précision, l'inverse est vrai, ce qui est sujet à une décharge instable. Par conséquent, une surveillance particulière doit être effectuée pour l'usinage de précision. La polarité du traitement doit être correcte. Si la polarité négative (l'électrode étant négative) est utilisée par erreur dans le traitement normal, une décharge instable peut se produire et le traitement ne peut pas continuer. Par conséquent, la polarité de traitement doit être modifiée.
(3) Le phénomène de décharge instable causé par un traitement de liquide inapproprié et des problèmes de qualité lors du traitement. L'usinage par décharge électrique est effectué dans un fluide de travail. La performance d'isolation du fluide de travail joue un rôle de déionisation dans le processus de décharge pulsée, accélérant le refroidissement de l'électrode et de la pièce pendant le traitement, et suspendant et déchargeant les produits de corrosion de l'espace de décharge. Dans l'usinage par décharge électrique, les méthodes de rinçage et d'extraction de liquide sont souvent utilisées pour l'élimination des copeaux afin d'éviter la décharge d'arc et d'assurer un traitement stable. Cependant, des méthodes de traitement de liquide inappropriées peuvent également affecter la stabilité de la décharge. Une pression de rinçage et de pompage excessive rendra difficile la formation de canaux de décharge et produira une décharge partielle instable, en particulier lors de la finition. La pression de rinçage et de pompage peut être contrôlée dans une plage de pression critique proche d'un traitement stable. Une direction de rinçage d'huile incorrecte peut entraîner l'accumulation de copeaux d'usinage et la formation d'une décharge instable, et il est facile de former des dépôts de carbone. En règle générale, l'huile de rinçage vers la zone d'ouverture est utilisée, tandis que le déversement d'huile vers le bas est utilisé pour la zone inférieure aveugle. Bien que le traitement de l'huile de rinçage et de pompage puisse efficacement décharger les copeaux d'usinage et améliorer la stabilité de la décharge, des champs d'écoulement irréguliers peuvent provoquer une décharge concentrée et une décharge secondaire, affectant considérablement la planéité et la rugosité de la pièce, entraînant des écarts de décharge inégaux. De plus, une forte érosion peut entraîner une perte anormale des coins des électrodes. Ainsi, dans l'usinage de précision, la méthode de traitement liquide de l'usinage sans rinçage et par immersion est généralement utilisée, s'appuyant sur l'action de soulever l'outil pour éliminer les copeaux et obtenir un usinage stable. Cela met en avant des exigences plus élevées pour la configuration de la machine-outil. Lorsque la broche d'une machine-outil est usinée avec une avance à haute accélération, l'effet d'aspiration généré permet l'évacuation efficace des copeaux d'usinage, du goudron et des gaz d'échappement qui existent entre l'électrode et la pièce. Un traitement à long terme peut entraîner une température excessive de l'huile, et si la surface de la zone de traitement ne peut pas être bien refroidie, il est facile de provoquer une décharge instable. La température de l'huile ne doit pas dépasser 35 degrés et, si nécessaire, un dispositif de refroidissement doit être installé à l'entrée d'huile du système de circulation du fluide de traitement pour le contrôler. La qualité du fluide de travail pendant l'usinage est également importante pour la stabilité de la décharge d'usinage. Le fluide d'usinage sale contenant trop de copeaux d'usinage ne peut pas atténuer à temps la situation de pollution dans l'espace de décharge pendant le traitement, ce qui entraîne la non dispersion des points de décharge et la formation d'une décharge d'arc nocive. Les fluides d'usinage de mauvaise qualité peuvent également provoquer une décharge instable pendant l'usinage en raison de leurs mauvaises performances. Le fluide d'usinage par décharge électrique utilisé nécessite une faible viscosité, une isolation élevée, une capacité à dégager les canaux de décharge, une bonne fluidité, une bonne perméabilité et d'autres caractéristiques. Il existe actuellement de nombreux types de fluides de travail spéciaux pour l'usinage par décharge électrique, et certaines réalisations ont été réalisées en ajoutant des additifs pertinents au fluide de travail, ce qui peut améliorer les performances et la stabilité de décharge, et peut être adopté.
(4) L'influence de facteurs tels que le type et la qualité des matériaux d'électrode utilisés et l'appariement des paramètres électriques de traitement de différents matériaux d'électrode sur la stabilité de la décharge. Le matériau d'électrode doit avoir une bonne conductivité et des caractéristiques de décharge stables. Les électrodes en cuivre pur ont d'excellentes performances d'usinage, en particulier en termes de stabilité d'usinage, et ne sont pas sujettes aux décharges d'arc ou aux décharges d'arc transitoires. Ils peuvent se décharger de manière stable dans la plupart des processus d'usinage et sont largement utilisés. La stabilité du traitement des électrodes en graphite est bonne, ce qui se caractérise par le maintien d'une décharge stable lors de l'usinage grossier avec un courant élevé et une faible perte d'électrode. Cependant, dans l'usinage de précision, des phénomènes de décharge instables sont susceptibles de se produire, conduisant à la combustion à l'arc. L'alliage de tungstène cuivre et l'alliage de tungstène argent sont des matériaux d'électrode rarement utilisés car ils sont chers. Ils peuvent toujours se décharger de manière stable dans des pièces difficiles à usiner telles que les micro-rainures et les rainures profondes, avec une perte d'électrode minimale, et sont considérés pour une utilisation dans l'usinage de précision. Le matériau d'électrode sélectionné doit garantir la qualité afin d'obtenir une décharge stable pendant le traitement. Le cuivre pur doit être du cuivre électrolytique exempt d'impuretés et forgé. Il existe plusieurs classifications de matériaux d'électrodes en graphite, telles que la qualité emi, la qualité ultra-fine, la qualité ultrafine, la qualité fine, etc., qui peuvent être sélectionnées en fonction des exigences de précision et d'efficacité du traitement. La qualité des matériaux en graphite doit être organisée de manière uniforme, avec une bonne résistance et non sujette au pelage pendant le traitement. Lors de l'utilisation de différents matériaux d'électrode pour le traitement, il est nécessaire de gérer de manière flexible l'appariement des paramètres électriques afin d'obtenir une décharge stable pendant le traitement, de bons résultats de traitement et la valeur du matériau sélectionné. De nos jours, de nombreuses machines d'usinage électriques peuvent coupler automatiquement des paramètres électriques en fonction de différentes combinaisons de matériaux de traitement. L'appariement des paramètres électriques traite principalement de la taille du courant, de la largeur d'impulsion et de l'intervalle d'impulsion. En fonction des performances du matériau d'électrode, sélectionnez les paramètres électriques appropriés pour tirer parti des avantages de traitement du matériau et gérer les défauts de son traitement. En raison de l'utilisation différente des machines-outils.
(5) La sélection déraisonnable des méthodes de traitement a entraîné une décharge instable pendant le traitement. Que la méthode de processus d'usinage par décharge électrique soit raisonnable et réalisable est également la clé pour obtenir un usinage stable. La plupart des usinages consistent à utiliser des électrodes d'usinage grossier pour enlever une grande quantité de métal, puis à les remplacer par des électrodes d'usinage de semi-précision ou de précision pour terminer l'usinage de transition ou de précision. La clé de cette méthode de traitement est d'utiliser le secouage des électrodes pendant le traitement pour améliorer l'élimination des copeaux et obtenir un traitement stable. En utilisant la méthode de translation libre dans des conditions d'usinage en plusieurs étapes, les deux autres axes effectuent un mouvement étendu simultanément à mesure que la profondeur d'usinage augmente. L'utilisation de l'agitation dans le traitement peut rendre la décharge plus stable, réduire les phénomènes de décharge secondaire et obtenir une rugosité de surface plus uniforme sur les surfaces latérales et inférieures, ce qui est largement adopté. La quantité de force d'agitation dépend de la forme et des exigences de précision de la pièce de traitement, et est généralement estimée à environ 0 0,03 mm dans l'usinage de précision. En raison de la faible force d'agitation, cela n'affectera pas la précision du profilage de l'usinage. Si la méthode d'agitation n'est pas utilisée dans l'usinage, il est difficile d'obtenir un usinage stable dans des conditions de décharge à faible espace. Il est facile de trouver des phénomènes d'usinage instables causés par cette raison dans l'usinage de précision. La décharge secondaire formée par une décharge instable peut entraîner une taille d'usinage trop grande et, dans le cas de bonnes conditions d'élimination des copeaux, elle peut également entraîner une taille d'usinage trop petite en raison du fait que l'éclateur réel est plus petit que la mise à l'échelle de l'électrode. quantité, ce qui rend la taille impossible à contrôler avec précision. L'utilisation de la méthode de traitement par secousses peut obtenir un traitement stable et résoudre efficacement ces problèmes.
(6) Les pièces difficiles à usiner ne sont pas propices à un traitement stable. Certaines pièces de traitement sont sujettes à une décharge instable pendant le traitement en raison de leurs limites de traitement. Au début du traitement de surface, lors du traitement de pièces tranchantes et tranchantes, en raison de la petite zone de décharge réelle et de la densité de courant élevée, la concentration de produits de corrosion locaux est trop élevée et les points de décharge ne peuvent pas être dispersés et transférés. La chaleur résiduelle après décharge n'a pas le temps de se diffuser et de s'accumuler, ce qui provoque une surchauffe et nuit à la stabilité du traitement. Il est nécessaire de réduire temporairement le courant et d'augmenter progressivement la norme électrique après l'expansion progressive de la zone de traitement réelle et la stabilisation progressive du traitement. Lors du traitement de trous profonds, de pièces inclinées et de pièces à cavité profonde, une décharge instable peut également se produire pendant le traitement en raison de la difficulté d'élimination des copeaux. Exiger des mesures appropriées pour améliorer les performances d'élimination des copeaux. Le traitement des électrodes inclinées doit avoir une hauteur de décharge de laitier élevée. Les pièces à trous profonds et à cavités profondes peuvent utiliser une mise à l'échelle de plus grande taille pour les électrodes afin d'améliorer l'élimination des copeaux par translation. Lors du traitement de trous circulaires profonds, avec un axe C installé, une fixation utilisée et concentrique, l'axe C peut tourner pendant le traitement, ce qui permet d'obtenir un traitement très stable. Lorsque l'usinage est réalisable, la pièce de nettoyage des coins adopte une méthode de liaison d'axe 3-, c'est-à-dire un usinage oblique, pour éviter le phénomène de décharge instable due à la petite surface de la pièce d'usinage. De plus, l'utilisation d'un servo-usinage latéral dans certaines pièces difficiles à usiner peut également améliorer la stabilité de la décharge. L'utilisation de l'évitement des vides et de l'ouverture des trous d'échappement et d'élimination des copeaux pour les électrodes peut également améliorer le phénomène de décharge instable dans certaines situations d'usinage difficiles.
(7) Le phénomène de décharge instable causé par des problèmes de traitement dans le processus d'opération de traitement. Une décharge instable peut également se produire lorsque certaines petites étapes des opérations de traitement ne sont pas traitées correctement. Les pièces et les électrodes petites ou difficiles à serrer peuvent se desserrer pendant le traitement en raison du manque de méthodes de serrage fiables, ce qui entraîne une décharge instable. Après avoir été traitée par une rectifieuse, la pièce générera du magnétisme, en particulier pour les petites pièces. Si la pièce est directement traitée par décharge électrique sans traitement de démagnétisation, les copeaux d'usinage seront adsorbés et difficiles à décharger, ce qui entraînera une décharge instable pendant le traitement. Par conséquent, il est nécessaire de démagnétiser la pièce avant le traitement. Il y a des débris, de la rouille et des bavures dans la zone de traitement, ce qui entraîne une décharge très instable au début du traitement. Le traitement des pièces avec des trous traversants ne tient pas compte de l'utilisation de trous pour l'élimination des copeaux lors du serrage, ce qui entraîne un traitement du fond aveugle, ce qui réduit considérablement la stabilité du traitement. Le phénomène de "tir" pendant le traitement peut entraîner le desserrage de la pièce et le processus d'allumage du gaz affecte également la stabilité du traitement. L'écart de correction de l'électrode qui l'amène à s'incliner pendant l'usinage peut également affecter légèrement la stabilité de la décharge. Lors du traitement de pièces à cavité profonde, si les débris accumulés ne sont pas éliminés en temps opportun avec une brosse, une décharge instable peut se produire pendant le traitement, ce qui rend difficile le bon déroulement du traitement. Sur la base des raisons d'une décharge instable pendant le fonctionnement mentionnées ci-dessus, des mesures correspondantes peuvent être prises pour améliorer la stabilité du traitement.
Sur la base de l'analyse des causes de décharge instable dans l'usinage par décharge électrique dans le texte précédent, on peut voir que la décharge des copeaux d'usinage joue un rôle crucial dans la stabilité de l'usinage par décharge électrique. La plupart des mesures sont essentiellement réalisées en améliorant directement ou indirectement l'état d'évacuation de l'usinage, en obtenant un usinage stable dans des conditions d'évacuation régulière des copeaux. Comprendre et éliminer divers facteurs d'interférence dans l'usinage par décharge électrique est une garantie importante pour obtenir un usinage par décharge stable. En améliorant le phénomène de décharge instable dans l'usinage par décharge électrique, une décharge anormale peut être évitée