Электроконтактная обработка

Электроконтактная обработка (ЭКО) применяется для съема материала с электропроводной заготовки. В этом виде обработки используется электроэрозионный принцип формообразования, поэтому для ЭКО справедливы многие закономерности электроэрозионной обработки. Схема простейшего устройства для ЭКО приведена на рис.4.6. От электрического источника питания 1 напряжение U амплитудой не выше 40 В подается на два электрода, один из которых диск 2 выполнен из электропроводного материала, второй - листовая заготовка 3. Дисковый электрод-инструмент вращается от приводного двигателя с частотой n. Механическими средствами создается сила G_п. прижимающая диск к заготовке. Кроме вращения диску сообщается поступательное движение вдоль обрабатываемой поверхности со скоростью v_и. Межэлектродный промежуток заполнен непроводящей рабочей средой - воздухом, жидкостью, смесью. Электроды в общем случае подвергаются одновременно механическому и электрическому воздействию. Мощность электрического воздействия определяется как

где U и I – действующие значения напряжения и тока.

Рис. 4.6. Схема электроконтактной обработки

Мощность механического воздействия определяется как

где, M_с – момент сопротивления на валу электрода-инструмента (М_с = G_с r_д); G_с – сила сопротивления; r_д – радиус диска.

Значение G_с определяет силу трения и тогда

где k_тр – коэффициент трения между электродами.

Суммарная мощность, поступающая в межэлектродный промежуток.

В зависимости от соотношения между механической и электрической мощностью осуществляются различные режимы ЭКО. Если механическая мощность превосходит электрическую, то энергия в межэлектродный промежуток вводится в основном за счёт трения и ЭКО носит преимущественно механический характер. При высоких напряжениях н незначительной механической силе ЭКО присущи черты электроэрозионного процесса. В последнем случае электрическая энергия превращается в тепловую энергию вследствие возникновения джоулевой теплоты в области кратковременного электрического контакта между участками электродов и в результате возникновения электрических разрядов между электродами (как при электроэрозионной обработке).

В наиболее общем случае действуют три источника теплоты: механический, электроконтактный и электроэрозионный. В зависимости от конкретных условий возможны различные сочетания этих источников, порождающие большое разнообразие на схожих по физической сущности процессов.

При низких напряжениях (1-2 В) преобладающим является механическое трение. При напряжении 2-10 В электрическая энергия превращается в тепловую благодаря контактному сопротивлению (электрические разряды при этом отсутствуют). При напряжении выше 10 В процесс приобретает чисто электроэрозионный характер, поскольку напряжение достаточно высоко для возникновения дугового разряда без соприкосновения электродов, друг с другом. Эту разновидность ЭКО, в которой можно пренебречь ролью механических и контактных явлений, часто называют электроконтактной-дуговой обработкой.

Для ЭКО используется относительно простое оборудование, причем станки для ЭКО, как правило, изготавливаются на базе металлорежущих станков. В случае ЭКО на переменном токе применяют в основном понижающие сварочные трансформаторы. Мощность применяемых трансформаторов составляет 30-500 кВА, при напряжении на вторичной обмотке 30-70 В, ток в станках для ЭКО достигает 15 кА. Если электрод-заготовка неподвижен, токоподвод состоит из двух элементов: скользящей щетки, подводящей ток к электроду-инструменту, и жестко соединенного с электродом-заготовкой контакта. При одновременном вращении электродов инструмента и заготовки токоподвод к ним от зажимов источника тока осуществляется щеточными устройствами, В случае разрезания заготовки двумя изолированными друг от друга дисками зажимы трансформатора посредством щеток подключаются к каждому из дисков.

ЭКО на переменном токе имеет более высокие показатели, чем на постоянном токе. В частности, это экономия электроэнергии, снижение стоимости оборудования и установленной мощности, а также уменьшение занимаемой площади. Применение переменного тока значительно улучшает электробезопасность при ЭКО.