UNIVERSITATEA TEHNICA CLUJ-NAPOCA FACULTATEA: CONSTRUCTII DE MASINI Master : Serviciilor Ingineria si Managementul

Mastera nd: Ing. Sabou Marius

2012 Tehnologii De Prelucrare Neconvenionale. Prelucrarea prin electroeroziune.

1. Prelucrarea materialelor

Prelucrarea materialelor prin procedee speciale, bazate pe alte principii dect procedeele clasice a fost denumit prelucrare neconvenional, sau special. Prelucrrile neconvenionale sunt definite ca fiind acele procedee care ndeplinesc cel puin una dintre condiiile: - sunt eficiente pentru prelucrarea unor materiale cu proprieti deosebite (de exemplu cu duritate mare, sau casante etc.); - permit obinerea cu mare precizie a unor suprafee speciale ca form, dimensiuni, rugozitate (cu microasperiti); - se aplic n medii speciale, ionizate sau nu, la presiuni mari sau vid. Cele mai multe procedee se bazeaz pe ndeprtarea de microachii din semifabricat, de dimensiunile a zecimi pn la miimi de mm, ca urmare a fenomenelor de eroziune. Se utilizeaz un agent eroziv, care poate fi un sistem fizico-chimic complex, capabil s cedeze energie direct suprafeei de prelucrat, sau mediului de lucru. Energia transferat poate fi electric, electrochimic, electromagnetic, chimic, termic, sau mecanic i contribuie la distrugerea integritii materialului de prelucrat, pn se ajunge la dimensiunile i calitatea dorit a suprafeelor piesei. Alte procedee neconvenionale se aplic la gurirea, filetarea, tierea, sau sudarea unor piese. Aadar, prelucrrile neconvenionale pot fi clasificate astfel: 1. Prelucrri cu microachii: a. Prelucrri prin electroeroziune: prin scntei; prin impulsuri; prin contact.

b. Prelucrri electrochimice: spaiale; de finisare. c. Prelucrri prin abraziune: achiere cu micropulberi; cu ultrasunete; cu jet abraziv. d. Prelucrri combinate: anodomecanice; electroabrazive; ultra-abrazive; electrojet. 2. Gurirea cu fascicol de electroni accelerai 3. Filetarea cu plasm 4. Tierea: cu laser cu fascicol de electroni accelerai cu plasm 5. Sudarea: cu laser cu fascicol de electroni accelerai Domeniile de aplicare ale procedeelor de prelucrri neconvenionale sunt prezentate sintetic n tabelul 1.1. Aplicarea procedeelor neconvenionale de prelucrare a materialelor este justificat de urmtoarele avantaje tehnice i economice: -utilizarea n domenii n care tehnologiile clasice (achierea, deformarea plastic) nu se pot aplica. De exemplu la prelucrarea unor materiale cu geometrie deosebit, caviti profilate complex, nfundate sau strpunse, microguri, profile, decupare, debitare, sudur, microsudur, suduri speciale, gravare, filetare, rectificare, honuire, debavurare pe materiale cu proprieti speciale, pentru dimensiuni la care se cere precizie deosebit etc.;

-tehnologiile sunt complet automatizate, deci calitatea produselor este asigurat din proiectare; -productivitatea este ridicat; - sunt eficiente din punct de vedere tehnico-economic la producii de serie mare. Aceste tehnologii moderne necesit ns instalaii complexe, medii de ucru deosebite (presiuni mari, sau vid, sau medii speciale de ionizare). De exemplu, necesit instalaii anexe generatoare de laser, plasm, fascicol de electroni etc. pe lng instalaia de prelucrare propriuzis. Costul prelucrrii este mai mare dect la prelucrrile prin procedee convenionale i poate fi redus prin creterea numrului de piese de acelai tip prelucrate.Tabel 1.1:

2. Prelucrarea dimensional prin electroeroziune Prelucrarea prin electroeroziune se aplic materialelor metalice cu duritate mare, pentru obinerea unor suprafee de o form ce nu se poate realiza uor i cu precizie prin procedeele de achiere.

Electroeroziunea sau eroziunea electric este un procedeu de prelucrare n care materialul ce trebuie indepartat de pe obiectul de prelucrat este ndeprtat prin aciunea repetat a unor descrcri electrice. n procesul de electroeroziune, piesa de prelucrat trebuie s fie conductoare electric. Ea este conectata la una din bornele sursei de alimentare, formand electrodul-piesa. Metalul prelucrat este supus eroziunii cu ajutorul descrcrilor electrice realizate ntre metal i un electrod-scul din cupru, cei 2 electrozi sunt cufundati ntr-un mediu electric lichid, ntre cei 2 electrozi se creaz un cmp electric a crui intensitate crete n timp. Cnd intensitatea campului electric atinge o anumit valoare, rigiditatea dielectric este strpuns ceea ce duce la declansarea unei descarcari electrice nsoit de scantei. Descarcarile electrice sunt localizate n spatiul denumit interstiiu activ delimitat de electrodul scula i suprafaa piesei de prelucrat. n zona de lucru se dezvolt temperaturi ridicate ntre 20 000-30 000 oK. Aceste descrcri electrice ntre electrod i pies determin un proces elementar de eroziune n formarea craterelor de eroziune prin topirea, evaporarea i expulzarea locala a materialului. Descarcarile prin scantei electrice sunt de scurt durat, producndu-se energii mari pe suprafee foarte mici; s nu se confunde cu arcul electric care se produce pe suprafete mari cu durate mari de timp. Alegnd n mod corespunzator durata impulsurilor electrice, polaritatea electrozilor se poate dirija procesul astfel nct eroziunea s fie maxim la electrodul piesa.

Ex: Pentru impulsuri cu durate de ordinul microsecunelor i conecterea piesei la anod, eroziunea la piesa poate sa ajung la 99,5%.

Pe durata descrcrilor electrice n lichidul dielectric au loc procese chimice ireversibile care conduc la modificarea rigiditii electrice, a spaiului dintre electrozi ceea ce impune circularea forat a lichidului dielectric n interstiiul activ. n timpul prelucrrii, descrcrile electrice erodeaz i electrodul scul, care i schimb dimensiunile (se "uzeaz") n timp. Suprafeele prelucrate prin electroeroziune sunt interioare, sau exterioare, poligonale, stelate, tieturi complicate, orificii curbe etc. Prelucrarea se poate realiza prin dou tehnici: - prin scntei formate ntre electrodul scul i piesa de prelucrat; - prin contactul dintre electrod i pies. La prelucrarea prin scntei productivitatea este maxim i precizia prelucrrii mic, iar la prelucrarea prin contact, rugozitatea suprafeei este minim i productivitatea mic. Procesul este controlat prin urmtorii factori: productivitatea dislocrii de metal, precizia prelucrrii i calitatea suprafeelor.

Principiul metodei Prelucrarea prin electroeroziune folosete topirea i vaporizarea unor zone mici de metal prin impulsuri de energie electric, produse periodic de ctre generatoare speciale. Prelucrarea are loc ntr-un mediu lichid i forele hidrodinamice care se dezvolt n spaiul interelectrozi n momentul descrcrii mping cantitatea topit de metal din zona prelucrrii. Aceasta permite electrodului s prelucreze treptat din piesa, legat la acel pol la care se degaj mai mult cldur. n figura 2.1. este ilustrat fenomenul complex al prelurii metalului la prelucrarea electroerozional.

Fig 2.1Fenomene ce nsoesc preluarea metalului la prelucrarea Electroerozional

n primele sutimi sau zecimi de s ale descrcrii se formeaz canalul ionizat, constituit dintr-o plasm de nalt temperatur (8000-12000K), n care se gsesc atomi metalici evaporai din electrozi, ioni pozitivi i electroni, produi ca urmare a ocurilor violente pe care le suport atomii metalici (fig. 2.1.a). Canalul de descrcare formeaz o incint de vapori de nalt presiune care se extinde rapid (fig. 2.1.b), i mpinge lichidul dielectric (fig 2.1.c). La ntreruperea curentului, descrcrile se sting, incinta de gaz sufer o dilatare exploziv i materialul topit este proiectat n afara craterului ce se produce, rmnnd n lichidul de uzinare sub forma unor particule n suspensie (fig 2.1.d). Evacuarea produselor erosive , meninerea prin avansul electrodului, a distantei dintre scul i piesa de prelucrare conduce la copierea formei electrodului n pies sau la decuparea unor profile complexe cu ajutorul unui electrod filiform. Parametrii care permit controlul cantitatii de material erodat sunt: -intensitatea curentului de descrcare; -durata i forma impulsurilor; -perioada de repetiie a impulsurilor; -lichidul dielectric(ulei de transformator, petrol, apa deionizat, alcool); -materialul electrodului scula. Se utilizeaza pentru acesti electrozi: cupru electrolitic, aliaje Cu-Cr, aliaje Cu-grafit.

Prelucrarea prin eroziune se poate realiza prin impulsuri de diferite durate. Cu ct e mai scurt impulsul cu att se dezvolt temperaturi mai nalte n canalul de descrcare. La impulsuri scurte puterea instantanee este foarte mare i, ca urmare a frnrii electronilor, o mare parte din energie se debiteaz sub form de cldur la anod. Temperatura anodului crete brusc i poate atinge 10000oC. n aceste condiii are pondere mai mare vaporizarea metalului. La acelai material al piesei i elecrodului-scul se va distruge mai intens electrodul legat la plusul sursei de curent (anodul). De aceea electrodul, la utilizarea impulsurilor scurte de curent, se plaseaz la catod. n acest caz nu se poate realiza o reducere nsemnat a uzurii electrodului prin alegerea unui material cu temperatur de topire ct mai ridicat (din cauz c se dezvolt o temperatur foarte nalt). La impulsurile de mare durat, puterea descrcrii i temperatura n canalul descrcrii sunt de obicei mult mai joase. Productivitatea prelucrrii prin elecreoeroziune i rugozitatea suprafeei depind de energia, durata i frecventa repetrii impulsurilor. Cu ct este mai mare energia impulsului unitar, cu att va fi mai mare cantitatea de metal ndeprtat de ctre el, cu att va fi mai mare dimensiunea cavitii formate, i deci cu att mai mare rugozitatea suprafeei. n funcie de regimul de prelucrare se pot obine rugoziti de orice clas. Raportul ntre timpul de repetare a impulsurilor T i durata lor l vom nota cu q: (2.1) Folosirea factorilor q mici (5q) este caracteristic pentru prelucrarea prin electroimpulsuri, iar a celor mari () pentru prelucrarea 10q electroscntei. Daca procesul este caracterizat de un factor q mic, intervalul interelectrozi trebuie s fie curat prin trecerea lichidului de uzinare la o mare presiune. Regimurile grosiere de prelucrare sunt caracterizate printr-o mare energie a impulsurilor, i o mic frecven a repetrii lor, adic, un factor q mare (spre deosebire de regimurile de prelucrare fin) Pentru prelucrarea pieselor din aliaje dure i alte materiale greu fuzibile, care tind la formarea crpturilor n cazul rcirii rapide, se recomand impulsurile de mic durat i factor q mic.

Productivitatea dislocrii de metal V, n mm3 /min, este dat de relaia: V = KEf n care: K - coeficient, E - energia unei scntei, [J]; f - frecvena descrcrilor, [kHz].

(2.2)

(2.3) unde: C - capacitatea circuitului de descrcare, [F]; U - tensiunea circuitului de descrcare, [V]. Lichidul de lucru, la prelucrarea electroerozional se folosete: a.-ulei industrial sau de transformator b.-amestec de ulei industrial cu petrol n raportul 1:1 c.-petrol. Pe msura impurificrii i nrutirii proprietilor fizice, lichidul trebuie nlocuit. Pomparea lichidului permite ridicarea productivitii.

Precizia prelucrrii depinde de: tehnologia de prelucrare, precizia mainii, materialul electrodului i precizia de execuie a acestuia, precizia avansului, lichidul de lucru (calitate, modul de alimentare)

Calitatea suprafeei depinde de factorii electrici, compoziia materialului i a electrodului. Pentru obinerea unei rugoziti mici este necesar reducerea debitului de material erodat n unitatea de timp. n tabelul 2.1 se prezint cteva valori ale productivitii dislocrii de material n funcie de compoziia electrodului i piesei.Tabel 2.1

Materialul electrodului Cupru

Materialul semifabricatului Aliaje de titan Ferite Cupru Oel Oel Carburi metalice Oel

Productivitatea, V, mm3/min 40 - 50 15 - 20 5-7 16 - 25 20 - 50 50 - 60 150 - 180

Alam

Cupru grafitat sinterizat

Fig 2.2 Realizarea suprafeelor profilate:1piesa de prelucrat; 2-electrod; 3-plac; 4-ax.

Generarea suprafeelor prelucrate se poate face prin copierea profilului electrodului, care este introdus treptat n pies dup o anumit direcie, sau prin deplasarea electrodului fa de pies (fig.2.2). Procedeul se aplic n special pentru prelucrarea suprafeelor interioare profilate. Se confecioneaz un electrod-scul de forma conjugat celei finale, cu dimensiuni cu 1-3 mm mai mici. Piesa de prelucrat este plasat ntr-un mediu dielectric. Piesa i electrodul se conecteaz apoi la un generator de impulsuri. Descrcrile electrice sub form de arcuri, sau scntei au ca efect o nclzire brusc a unei poriuni de metal, pn la temperatura de topire sau chiar de

vaporizare, ducnd la expulzarea de particule metalice i formarea de mici cratere. Mediul dielectric are rolul de a concentra i localiza descrcrile electrice i de a rci electrozii. Particulele metalice rezultate ca urmare a eroziunii trebuie ndeprtate, pentru a nu se aglomera n spaiile dintre electrod i piesa metalic i a ntrerupe procesul. ndeprtarea lor se realizeaz prin circulaia mediului dielectric, care este mai nti separat de particulele metalice prin filtrare, apoi rcit i recirculat.

Fig 2.3 Schema de principiu a maini cu prelucrare prin electroeroziune: 1generator de impulsuri; 2-regulator de avans; 3-electrod; 4-piesa de prelucrat; 5-rezervor de dielectric; 6-filtru; 7-pomp; 8-sistem de rcire; 9-cuv pentru mediu de lucru; 10-mediu de lucru (dielectric).

n figura 2.3 se prezint principiul de funcionare al unei instalaii de prelucrare prin electroeroziune. Pentru tierea materialelor prin acest procedeu se utilizeaz un electrod filiform (o srm de cupru), nfurat la cele dou capete pe cte o rol. Prin una din role electrodul este conectat la sursa de curent. ntre pies i srm au loc descrcri electrice n impulsuri, care conduc la realizarea unei tieturi n pies. Piesa este scufundat ntr-o cuv umplut cu lichid dielectric i execut o micare de avans, dup necesitile de prelucrare. Lichidul dielectric este separat de particulele metalice i recirculat. Prelucrarea electroeroziv prin contact se bazeaz pe contactul electric realizat prin intermediul microasperitilor suprafeelor piesei i electrodului. Cele dou suprafee sunt electroconductoare i se nclzesc la trecerea curentului electric. Prin micarea relativ dintre pies i electrod se produc arcuri electrice care disloc fragmente metalice i nu se produce supranclzirea electrodului. De aceea se poate utiliza n proces att curentul continuu, ct i cel alternativ. Metoda este deosebit de eficient la prelucrrile de degroare (de ndeprtare a unei cantiti de metal, suprafaa final nefiind de calitate avansat). Se pot nregistra productiviti de dislocare de metal de 105 mm3/min, iar dac se urmrete finisarea , de 50 mm3/min. Aplicaiile procedeului se regsesc la: - prelucrarea oelurilor inoxidabile, refractare i a celor ce nu se pot prelucra prin strunjirea mecanic;

- ascuirea sculelor achietoare; - netezirea suprafeelor plane i a celor profilate (exemplu palete de turbin). Se realizeaz totodat i importante economii de materiale din care se confecioneaz piesele (tane, matrie, cochile etc.) i de materiale abrazive. OBS! Materiale prelucrate prin electroeroziune nu sunt influenate de tensiuni interne. Se evit astfel deformarea piesei n timpul prelucrarii. Operaii de baz la prelucrarea prin electroeroziune. Tehnologia prelucrrii prin electroeroziune cuprinde urmtoarele operaii de baz (figura 2.4.):

Fig.2.4. Operaii de baz la prelucrarea prin electroeroziune. a-obinerea unor forme spaiale; b-perforarea gurilor; c-tierea pieselor; d-lefuirea.

1)obinerea unor forme spaiale n tane i pres-forme, n special dac acestea sunt executate din materiale greu prelucrabile; 2)obtinerea gurilor nfundate sau perforate (n site, reele, plci .a.); 3)lefuirea gurilor, conurilor, profilarea unor canale n guri .a.; 4)tierea semifabricatelor i a pieselor de profil complicat; 5)prelucrarea supreafeelor pieselor fr aplicarea mediului lichid pentru aducerea acestora la rugozitatea necesar. 3. Echipamente de prelucrare prin electroeroziune

Exista diferite tipuri de maini de prelucrare prin electroeroziune. Maina dispune de o masa de lucru (ca o masa de coordonate) pe care se fixeaz piesa de uzinat i care este cuprins ntr-un bac ce conine lichidul de uzinare. Cantitatea de lichid este funcie de puterea generatorului i se gsete nmagazinat ntr-un rezervor; introducerea n zona de lucru se face cu ajutorul unei pompe. Maina este prevzut i cu un grup de filtrare i rcire.

Partea de electronic i automatizare se gsete dispus pe panoul mainii sau ntr-un panou separat cuprinznd generatorul de impulsuri i celelalte panouri de comand funcionale. n momentul anclanrii mainii, pistonul coninnd electrodul scul se va deplasa n directia piesei, pn cand eroziunea va ncepe ca urmare a descrcrilor ce se vor stabili ntre electrozi. Intensitatea prelurii la prelucrarea electroerozional nu este constant n timp. Funcionarea stabil a mainii i obinerea randamentului maxim sunt posibile numai cu condiia ca spaiul intre electrod i semifabricat s fie meninut constant. Pentru aceasta se impune un avans foarte precis al electrodului-instrument, realizat cu un mecanism special automatizat, care poate urmri cele mai mici variaii ale spaiului interelectrozi i poate introduce schimbrile corespunztoare att n direcia, ct i n mrirea avansului. Exist o larg diversitate constructiv i functional, aceste echipamente se mpart n: -echipamente de electroeroziune cu electrod masiv; -echipamente de electroeroziune cu electrod filiform (fir).

Echipamente de electroeroziune cu electrod masiv .Se foloseste la operaia de prelucrare eroziva cum ar fi: debitarea, rectificarea. Structura tipic este: -sistemul de reglare i poziionare a electrodului; -sistemul de filtrare i automatizare; -sistemul de filtrare i controlul dielectric. Masina de prelucrare are urmatoarele funcii principale: -sustinerea, fixarea i pozitionarea electrozilor; -asigurarea parametrilor cinematici pentru poziionarea i deplasarea rapid a electrodului. Elementele constructive ale masinilor de prelucrat seaman cu dispozitivul de la masinile clasice, avem n plus: -cuva de prelucrare care contine lichidul dielectric; -elementul de conectare; -generatorul de impulsuri, asigur generarea impulsurilor de parametrii, amplitudine, forma, intensitate a procesului de prelucrare; -controlul parametrilor impulsurilor de curent n interstiiul de lucru. Sistemul de reglare automat a interstitiului activ asigur controlul i stabilitatea poziiei relative electrod-pies de prelucrat.

n raport cu valoarea optim stabilit n funcie de conditiile specifice ale prelucrarii: astfel n cazul operaiei de degrosare, aceasta distan are valoarea de 100m; dac avem operaia de finisare, distana este de 10m. OBS! Controlul distanei optime dintre electrod i pies nu se face printr-o masurare direct a spatiului ci indirect prin evaluarea rigiditii dielectrice a lichidului n zona de lucru. Datorit prelevarii de material de pe suprafeele active ale electrodului i obiectului de prelucrat, meninerea interstitiului impune o micare bine controlat a vitezei de avans, avnd valoarea 0,01...1mm/min. Sistemul pentru controlul lichidul dielectric are urmatoarele funciuni: -asigurarea unei circulaii continue a lichidului dielectric prin cuva de prelucrare; -meninerea constant a nivelului lichidului de prelucrare; -recondiionarea lichidului dielectric prin filtrarea impuritilor i termostatare; -instalarea electric de comand i reglare i automatizare are urmatoarele funcii principale: alimentarea cu energie electric a circuitului de for, de comand, de masur, controlul funciilor sistemului de reglare automat a interstiiului active, realizarea programului impus prin blocul de programe. Principiul de lucru a determinat construcia de masini de prelucrare utilizarea calculatoarelor de process, implementate cu algoritmul corespunzator de lucru. Dup cinematica sistemului avem masini cu sistemul de prindere al electrodului deplasabil pe vertical masa de lucru fiind deplasate n plan orizontal i masini la care electrodul se deplaseaz n cele trei plane, masa fiind fix sau deplasabil numai n plan vertical.

Exemple de maini cu prelucrare numeric prin electroeroziune: Seria HCD - masini de electroeroziune cu electrod masiv, de uz general

Fig 3.1: HCD500K

Fig 3.2: HCD1250K

- Controller cu calculator industrial si sisteme PLC modulare, fiecare cu microprocesor propriu, pentru a asigura control in timp real, stabilitate in prelucrare si rugozitate sub-micronica - Algoritmi de comanda robusta, sub-optimala, bazati pe logica fuzzy - 4 axe comandate numeric, din care 3 (X, Y, Z) cu interpolare simultana pentru seria K - Comanda prin coduri ISO G - Alternativa de cost scazut: seria ZK, la care actionarea pe axele X si Y se face manual prin feedback vizual de la afisorul de cota, si numai coborarea electrodului si descarcarea sunt controlate numeric (masina semi-automata, ZNC). Parametrii geometrici ai celor doua serii sunt identici. - Interpolare liniara, circulara si helicoidala, functii de avans rapid si touch-sense - Platforma software bazata p sistem de operare Windows, cu interfata utilizator simpla si intuitiveTabelul 3.1 Model Dimensiuni masa (mm) Incarcare masa (kg) Cursa pe axa X (mm) Cursa pe axa Y (mm) HCD300K 630 x 320 300 200 320 HCD400K 630 x 400 400 400 300 HCD500K 800 x 500 700 550 400 HCD630K 1000 x 630 1500 630 500 HCD800K 1250 x 800 3000 800 630 HCD1250K 2000 x 1250 12000 1250 900

Cursa pe axa Z (mm) Precizie totala in prelucrare (mm) Greutate masina (kg) Dimensiuni exterioare (cm)

250 0.014 2600 139 x 138 x 243

320 0.014 3200 158 x 144 x 255

320 0.014 6400 170 x 156 x 270

400 0.02 7500 233 x 219 x 300

450 0.024 9400 284 x 268 x 317

600 0.031 18900 495 x 407 x 372

Seria AF - masini de electroeroziune cu electrod masiv, de nalt precizie

Fig 3.3: AF1100

Fig 3.4: AF2000

AF1100 si AF2000 sunt masini de electroeroziune cu electrod masiv, cu comanda prin calculator de proces care poate controla pana la 4 axe (X, Y, Z si C - platou orizontal rotativ, optional), toate 4 cu interpolare simultana. Precizia de pozitionare pe fiecare axa este de 0.001 mm. Masinile sunt disponibile cu o larga varietate de accesorii precum: cap orbital, module amplificatoare de curent de descarcare, schimbatoare de electrozi cu magazie liniara si diferite tipuri de mandrine pentru electrod. Tehnologia standard de prelucrare este cupru / grafit - otel sau cupru / tungsten - carbid.

Tabelul 3.2 Parametru Dimensiunile exterioare ale masinii Unitate cm AF1100 165 x 150 x 198 AF2000 205 x 246 x 238

Greutatea masinii (fara dielectric) Dimensiuni masa de lucru Curse pe axe X x Y x Z Dimensiunile rezervorului de dielectric Greutatea maxima a electrodului Dimensiuni maxime ale piesei de prelucrat Greutatea maxima a piesei de prelucrat Curentul maxim de prelucrare Viteza maxima de prelucrare Cea mai buna rugozitate a suprafetei prelucrate

kg mm mm mm kg mm kg A mm3 / min. mm

1800 600 x 400 380 x 250 x 250 1050 x 620 x 380 70 800 x 500 x 320 1000 50 380 0.0002

2500 800 x 550 600 x 400 x 350 1430 x 800 x 500 100 1100 x 600 x 400 2000 100 650 0.0002

Echipamente de electroeroziune cu electrod filiform. Se utilizeaza pe scar larg mainile pentru tierea pieselor de profil complicat, din oteluri i aliaje greu prelucrabile, cu micarea nentrerupt a unui fir (figura 3.5).

Fig 3.5 Tierea unui profil complicat cu un fir care se mic nentrerupt.

Viteza tierii atinge n acest caz 20-150 cm/min. Se folosete fir de wolfram sau de alam. Prelucrarea se face prin copiere sau dupa program special nscris pe band perforat sau magnetic. Pentru a nu se produce eroziunea firului acesta este antrenat pe vertical de un set de role. Pentru a se putea decupa conturul dorit, masa de lucru a masinii asigur o micare relativ n planul xy orizontal. Electrodul filiform este realizat de obicei din srm de cupru neizolat cu diametrul 0,02...0,3mm i execut o deplasare vertical de la 12-130mm/s.

Deoarece interstiiul de lucru este mic iar taierea n urma firului ngust este absolut necesar evacuarea continu a particulelor prelevate n acest sens, lichidul dielectric se introduce n interstiiul de lucru cu ajutorul unui ajustaj sub forma unui jet sub presiune. Echipamentele de prelucrare prin electroeroziune prin electrod filiform prezint aceleai blocuri functionale ca i echipamentele cu electrod masiv.

Exemple de maini: Seria DK77F - masini de electroeroziune cu fir cu 3 axe

Fig 3.6 CNC seria DK77F

Fig 3.7 Piese executate pe CNC seria DK77F

Mainile din seria DK77F (practic fr capabilitate de nclinare a firului) constituie soluia cea mai eficient din punct de vedere al costurilor, exportat de Shenzhen Orient n Europa ncepand cu anul 2001, fiind rezultate ale modernizarii unui design destinat iniial exclusiv pietei chineze. Sunt caracterizate printr-un unghi vertical al firului de maximum 3 grade i o grosime maxima a piesei de 400 mm, poluare fonic minima i protecie la praf. Mainile sunt certificate ISO9001 i sunt livrabile cu certificat de calitate la solicitarea clientului. Precizia de poziionare este de 0.005 mm, iar acuratetea total de prelucrare (data i de uzura firului de molibden recirculabil) este de 00.012 mm.Tabelul 3.3 Model DK7732F DK7740F DK7750F DK7763F Dimensiuni masa (mm) 360 x 610 460 x 690 540 x 890 650 x 1030 Curse X, Y masa (mm) 320 x 400 400 x 500 500 x 630 630 x 800 Sarcina maxima masa (kg) 350 500 800 1000 Greutate masina (kg) 1500 1600 2400 2850 Dimensiuni exterioare (cm) 129 x 122 x 170 165 x 129 x 180 177 x 173 x 190 215 x 199 x 200

Seria DK77ZC - masini de electroeroziune cu fir cu 5 axe

Fig 3.8 CNC seria DK77ZC

Fig 3.8 Prelucrarea cu CNC seriaDK77ZC

Masinile din seria DK77ZC (cu axe suplimentare U si V la capatul superior al firului, actionate de motoare pas-cu-pas, si capabilitate de inclinare a firului de 30 sau 60 grade) sunt rezultate din extinderea seriei DK77F la aplicatii din domeniul militar care au solicitat prelucrarea de piese cu sectiuni diferite superioara si inferioara. Grosimea maxima a piesei de prelucrat este de 400 mm, iar solutia constructiva si precizia de pozitionare sunt aceleasi ca la seria DK77F.Fabel 3.4 Model DK7732Z C DK7740Z C DK7750Z C DK7763Z C DK7780Z C DK77100 ZC Dimensiuni masa (mm) 360 x 610 460 x 690 540 x 890 650 x 1030 820 x 1300 1010 x 1500 Curse X, Y masa (mm) 320 x 400 400 x 500 500 x 630 630 x 800 800 x 1000 1000 1200 x Sarcina max. masa (kg) 350 500 800 1000 1200 1600 Greutate masina (kg) 1450 1600 2350 2850 5600 6800 Dimensiuni exterioare (cm) 129 x 122 x 150 165 x 129 x 160 177 x 173 x 170 215 x 199 x 180 290 x 280 x 250 330 x 327 x 350

Caracteristicile blocului de comanda CNC pentru ambele serii, HCD i DK77F - Comanda cu calculator de proces IBM PC586, PLC dedicat pe ISA, placa de actionare, placa de forta - Monitor de 15"/17", tastatura si mouse - Interfata utilizator grafica simpla si intuitiva, include software de desen 2D si profil unghi fir - Sistem biprocesor care permite programarea in timpul functionarii - Osciloscop digital cu vizualizarea si reglarea formei de unda de descarcare

- Sunt reglabile: factorul de umplere si latimea pulsului de descarcare, curentul maxim de iesire - Vizualizare in timp real a executiei profilului de taiere - Conversia de date din formate CAD conventionale in CAM propriu; masina taie dupa desen CAD, nu este necesara conversia in coduri ISO (CAM extern); poate utiliza si coduri ISO G - Memoria nevolatila pastreaza toate datele (programul) la caderea tensiunii de alimentare

4. Gurirea prin electroeroziune.

Masini de electroeroziune pentru

gaurire cu 3 axe

Fig 4.1 CNC cu 3 axe folosit la gaurite

prin electroeroziune.

Masinile cu electrod pentru gaurire in coordonate sunt utilizate in (micro)gaurire de materiale precum oteluri inoxidabile, oteluri calite, cupru, aluminiu, carbid si alte aliaje. Ele pot practica gauri cu diametrul intre 0,3 si 3 mm si raport adancime/diametru 300:1 sau chiar mai mare, operand fara nici o problema pe suprafete oblice sau curbate. Viteza de gaurire uzuala este intre 30 si 60 mm/min. si folosesc apa ca lichid de functionare. Functioneaza pe baza de programe NC Drill introduse intr-un controller minimal, dar optional, la cerere, li se pot monta comenzi numerice sau axe suplimentare. De asemenea, sunt disponibile la comanda dimensiuni si curse diferite ale mesei de lucru.

Modelul Diametru electrod Dimensiunile mesei de lucru Cursa pe axa Z Cursele mesei de lucru Tip de actionare Originea subansamblelor hidraulice Putere totala

D703F 0.3 - 3 mm 300 x 400 mm 400 mm 200 x 250 mm motoare pas cu pas China 3 KVA

D703G 0.3 - 3 mm 350 x 500 mm 400 mm 250 x 350 mm servomotoare de c.c cu traductoare Taiwan 3 KVA

ZT-017 - masina CNC de electroeroziune pentru gaurire cu 6/8 axe

Fig 4.2 CNC seria ZT-017 gaurire prin electroeroziune 8 axe.

ZT-017 este o masina de electroeroziune pentru gaurire de inalta precizie, cu 6 (optional 8) axe comandate de un calculator de proces, cu utilizare tipica in aplicatii din industria aeronautica. Precizia de pozitionare este pe axele carteziene de 0.001 mm, iar pe axele rotationale de 0.002 grade (7.2 secunde) hexagesimale. Actionarile pe toate axele sunt cu servomotoare de c.a.

Sodick K1C

Fig 3. K1C produs de Sodick

Seria de maini K de la Sodick poate realiza gauri foarte mici rapid i eficient. Maina K1C - operat manual, maina K1CN - echipat cu cnc, sunt ideale pentru producerea de gauri cu diametre mici ntre 0.25 i 3.0 mm, n special n ateriale care nu pot fi prelucrate prin metode conventionale.

Specificatii tehnice Curse (X / Y / Z) (mm) Axa W (axa de gaurire in mm) Masa masinii (mm) Masa max. a piesei (kg) Diematrul electrodului (mm) 200 x 300 x 300 250 250 x 350 100 0.23 3 mm

Distanta dintre ghidarea electrodului si masa 50-300 (mm) Dimensiunile masinii (mm) 810 x 870 x 2.005 Masa masinii (kg) 550

5. Aplicatii ale electroeroziunii.

Dezvoltarea tehnicilor de prelucrare prin electroeroziune a dus la realizarea unor echipamente din ce n ce mai performante. Prin electroeroziune se pot realiza toate prelucrrile efectuate prin procedee clasice: gaurire, debitare, filetare, rectificare.

Principalele aplicaii: -fabricarea sculelor, SDU, matrielor, tanelor; -realizarea de gauri i microguri, forme i profile; -realizarea suprafeelor de forme complicate; -prelucrarea materialelor dure, extradure sau de plasticitate ridicat; -scoaterea sculelor rupte.

n industria electrotehnic se execut matrite pentru ambutisare, tantare; -durificare a suprafetelor; -taierea electroeroziv pentru materiale dure, ultradure.

Exemple de piese prelucrate prin electroeroziune

Prelucrarea piesei utilizand un diametru al electrodului de 0.03mm Rspunsul perfect al acionrilor liniare permite prelucrarea unei piese groase cu un fir subire.

Diametru fir Materialul piesei

0,1 G5 (Hartmetall) Grosime 70 mm Modul 0.2 Inaltime 0,0035 mm Finisare suprafata 0,05 m Ra Timp de prelucrare 16 h 55 min convex Timp de prelucrare 20 h 50 min conkav Dielectric ulei

Diametru fir Materialul piesei

0,2, 0,03 G5 (Hartmetall) Dicke 80 mm Modul 0,14, 0,80 Finisare suprafata 0,06 m Ra Timp de 31 h prelucrare Dielectric ulei

Finisarea perfecta a suprafetei n cazul unei piese groase

Materialul piesei Grosime Finisare suprafata Timp de prelucrare Dielectric

SKD 11 80 mm 0,07 m Ra 6 h 50 min apa

Prelucrarea unei stante cu un fir cu diametrul de 0.2mm Precizia de 0,0015 mm se obtine pentru un canal de 0,1 mm. Diametru fir Materialul piesei Grosimea Dimensiunea ingustarii Paralelism Finisare suprafata 0,1 SKD11 40 mm 0,1 mm 0,0015 mm/parte 0,14 m Ra

Prelucrarea materialelor prin procedee speciale, bazate pe alte principii dect procedeele clasice este denumit prelucrare neconvenional, sau special. Se aplic eficient pentru prelucrarea unor materiale cu proprieti deosebite, pentru obinerea de produse cu geometrie i forme speciale, cu calitate deosebit a suprafeelor, folosind medii de lucru speciale. Sa exemplificat prelucrarea dimensional i gaurirea prin electroeroziune. Electroeroziunea prelucreaz materiale dure cu ajutorul descrcrilor electrice realizate ntre material i un electrod de obicei de cupru, ntr-un mediu dielectric unui metal aflat ntr-o soluie conductoare electric, la trecerea curentului electric.

Bibliografie

Proiectare pentru fabricare competitiva N.Balc, P.Berce, C.Gyenge, edit: Alma Mater Cluj Napoca 2006. Tehnologii neconventionale N.Balc, edit: Dacia 2001 Fabricarea rapida a prototipurilor - BALC Nicolae, ANCAU Mircea, BERCE Petru, 2000 Normarea tehnica pentru prelucrari prin aschiere. Vol. 1 - PICOS Constantin COMAN Gheorghe DOBRE Nicolae 1979