ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ (Τ.Ε.Ι.) ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ:

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ (Τ.Ε.Ι.) ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ: ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑΣ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΚΚΕΝΩΣΗ Ή ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑΒΡΩΣΗ (ΕΌΜ). ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING ΣΠΟΥΔΑΣΤΗΣ ΚΑΪΚΗΣ ΠΑΣΧΑΛΗΣ Α.Ε.Μ. 848 ΕΠΤΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΚΑΦΕΤΖΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΚΑΒΑΛΑ 2009

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΕΡΟΣ Α -Εισαγωγή - Ορισμός EDM...σελ.4 -Κατηγορίες υλικών κατάλληλες για επεξεργασία με διεργασία EDM...σελ.5 -Αρχή λειτουργίας EDM, άξονες που ελέγχονται ταυτόχρονα, σπινθήρας...σελ.5 -Χρόνος κατεργασίας, ποιότητα επιφάνειας... σελ.6-7 -Είδη μηχανών EDM που χρησιμοποιούνται σήμερα στη βιομηχανία... σελ Περιγραφή τμημάτων μηχανής EDM σύρματος, κατευθύνσεις αξόνων... σελ Λειτουργικά συστήματα, σερβομηχανισμός, τροφοδοτικό μηχανής EDM μέγεθος διάκενου σπινθήρα... σελ Διηλεκτρικό υγρό, επίδραση της μη καλής κυκλοφορίας υγρού στη λειτουργία κοπής...σελ Ξέπλυμα (ξέπλυμα)...σελ Προδιαγραφές διηλεκτρικών υγρών... σελ "8 χρυσοί κανόνες για τη σωστή χρήση των διηλεκτρικών υγρών"... σελ Ηλεκτρόδιο, χαρακτηριστικά καλού υλικού ηλεκτροδίων σελ.25 -Περιοχή διαμέτρων σύρματος ηλεκτροδίου, διαφορετικά κενά για το σπινθήρα... σελ Γ ιατί η φθορά ηλεκτροδίου δεν επηρεάζει την ακρίβεια κοπής;... σελ

3 -ΜΟϋ(μονάδα ελέγχου μηχανής)...σελ.31 -Σκοπός πίνακα ελέγχου συνθηκών κοπής... σελ.32 -Τμήμα του πίνακα ελέγχου που χρησιμοποιείται για έλεγχο της κίνησης και της ταχύτητας τροφοδοσίας...σελ Πίνακας MDI και απεικόνισης...σελ Προετοιμασία μηχανής...σελ.37 -Πως στηρίζεται το εξάρτημα για τη κοπή; (ευθυγράμμιση εξαρτήματος), τα δύο σημεία αναφοράς που χρησιμοποιούνται για την προετοιμασία σελ.38 -Τι προκαλεί "συνθήκη βραχυκύκλωσης" κατά το τύλιγμα σύρματος και πως επηρεάζει τη λειτουργία κοπής... σελ.39 -Με ποιο τρόπο τοποθετείται το σύρμα (ηλεκτρόδιο) σε κατακόρυφη θέση και σε ποιες θέσεις πρέπει να βρίσκονται οι διακόπτες λειτουργίας;... σελ.40 -Πως δίνεται - τοποθετείται - επιβλέπεται στη μηχανή η τάση του σύρματος;...σελ.41 -Πως υπολογίζεται με ακρίβεια η ακμή ενός εξαρτήματος;...σελ.30 -Αυτόματη ανεύρεση ακμών και κέντρου...σελ Σύντομη περιγραφή εργασίας κέντρισης του σύρματος στο κέντρο μιας οπής... σελ Δοκιμή τετραγώνου... σελ.47 -Κοπή ξυσίματος - κοπή τμημάτων υπό γωνία... σελ.48 -Συνθήκες για τη δημιουργία κώνων ακρίβειας... σελ Συνιστώμενες συνθήκες κοπής... σελ Προγραμματισμός μηχανής EDM σύρματος... σελ

4 -Υπορουτίνες... σελ Ακολουθίες μηχανών EDM σύρματος... σελ Πρόγραμμα κοπής... σελ ΜΕΡΟΣ Β Αναφορά σε εταιρείες στην Ελλάδα που προμηθεύονται τις μηχανές EDM και η διοχέτευση τους στην αγορά...σελ Επίλογος... σελ.144 Βιβλιογραφία...σελ.145 3

5 ΜΕΡΟΣ Α ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΚΚΕΝΩΣΗ Η μηχανουργική κατασκευή με ηλεκτρική εκκένωση, που είναι γνωστή σαν ΕΌΜ (electrical discharge machining), είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση μετάλλου με μια ηλεκτρική εκκένωση μικρής διάρκειας και μεγάλης πυκνότητας ρεύματος μεταξύ του κοπτικού εργαλείου και του εξαρτήματος (Σχ.1).Η αρχή αυτή της απομάκρυνσης μετάλλου με ηλεκτρικό σπινθήρα είναι γνωστή από αρκετό χρόνο. Το 1889, ο Friedrich Paschen, Γερμανός Φυσικός, εξήγησε το φαινόμενο και επινόησε έναν τύπο που προέβλεπε την ικανότητα δημιουργίας τόξου σε διάφορα υλικά. Η διαδικασία EDM μπορεί να συγκριθεί με μικροσκοπική έκδοση του κεραυνού που χτυπά μια επιφάνεια, με δημιουργία μιας περιοχής υπερβολικής θερμότητας και τήξης και απομάκρυνσης της επιφάνειας εργασίας. Από τότε, είναι η σημαντικότερη διαδικασία κατεργασίας στην εφαρμοσμένη μηχανική εργαλείων. Τα γενικά πλεονεκτήματα σε άλλες διαδικασίες κατεργασίας είναι: ακρίβεια, ποιότητα επιφάνειας και το γεγονός ότι η σκληρότητα και η ακαμψία ενός υλικού κομματιών προς κατεργασία δεν είναι σημαντικές για την υλική αφαίρεση. H EDM έχει γίνει ώριμη τεχνολογία αλλά οι έρευνες και οι βελτιώσεις της διαδικασίας πηγαίνουν ακόμα επάνω. Ο βασικός λόγος γιατί, είναι ότι ακόμα δεν υπάρχει μια διαδικασία κατεργασίας, η οποία θα μπορούσε επιτυχώς να αντικαταστήσει την EDM. (Σχ. 1) Ένας ελεγχόμενος σπινθήρας απομακρύνει μέταλλο κατά την διάρκεια της επεξεργασίας με ηλεκτρική εκκένωση. 4

6 ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΣ EDM Η EDM είναι μια διαδικασία ελεγχόμενης απομάκρυνσης μετάλλου στην οποία χρησιμοποιείται ένας ηλεκτρικός σπινθήρας για να κόβει (διαβρώνει) το εξάρτημα, το οποίο παίρνει σχήμα αντίθετο με το σχήμα του κοπτικού εργαλείου ή του ηλεκτροδίου. Το ηλεκτρόδιο και το εξάρτημα είναι και τα δύο βυθισμένα σε ένα διηλεκτρικό υγρό, που γενικά είναι ένα ελαφρύ λιπαντικό λάδι. Αυτό το διηλεκτρικό υγρό πρέπει να είναι κακός αγωγός του ηλεκτρισμού. Ένας σερβομηχανισμός διατηρεί ένα διάκενο περίπου μέχρι in (0.01 μέχρι 0.02 rnm) μεταξύ του ηλεκτροδίου και του εξαρτήματος, μη επιτρέποντάς τα να έλθουν σε επαφή μεταξύ τους. Στο ηλεκτρόδιο παρέχεται συνεχές ρεύμα μικρής τάσης και μεγάλης έντασης με συχνότητα περίπου hertz (ΗΖ). Αυτοί οι παλμοί ηλεκτρικής ενέργειας γίνονται σπινθήρες που πηδούν το διάκενο μεταξύ του ηλεκτροδίου και του εξαρτήματος μέσα από το διηλεκτρικό υγρό (Σχ. 2). Στην στενή περιοχή όπου πέφτει ο σπινθήρας δημιουργείται έντονη θερμότητα, το μέταλλο λιώνει και από το εξάρτημα αποβάλλεται ένα μικρό σωματίδιο τηγμένου μετάλλου. Το διηλεκτρικό υγρό, που κυκλοφορεί διαρκώς, απομακρύνει τα διαβρωμένα σωματίδια μετάλλου και επίσης βοηθά στην απαγωγή της θερμότητας που προκαλείται από τον σπινθήρα. Ο ΣΠΙΝΘΗΡΑΣ Η τάση που εφαρμόζεται μεταξύ του ηλεκτροδίου, του κατεργαζόμενου τεμαχίου και το ρεύμα εκκένωσης έχουν μια χρονική ακολουθία. H τάση δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο στο διάστημα μεταξύ των ηλεκτροδίων. Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου και η γεωμετρία των δύο επιφανειών προκαλεί τη συσσώρευση των αγώγιμων σωματιδίων, που αιωρούνται στο υγρό, στο σημείο που το ηλεκτρικό πεδίο είναι ισχυρότερο. Αυτή η συσσώρευση έχει σαν αποτέλεσμα το σχηματισμό μιας γέφυρας. Ταυτοχρόνως εκπέμπονται ηλεκτρόνια από το αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο. Συγκρούονται με ουδέτερα φορτισμένα σωματίδια στο χώρο μεταξύ των ηλεκτροδίων τα οποία διασπώνται και αυτά με τη σειρά τους. Έτσι σχηματίζονται αρνητικά και θετικά φορτισμένα σωματίδια. Αυτή η διαδικασία διαδίδεται με τη μορφή αλυσιδωτής αντίδρασης, γνωστής με τον όρο «ιονισμός πρόσκρουσης» και ενισχύεται περισσότερο με τις γέφυρες των αγώγιμων σωματιδίων. Έτσι μπορούμε να αντιληφθούμε αυτό που δεν φαίνεται. Τα θετικά φορτισμένα σωματίδια κατευθύνονται προς το αρνητικό ηλεκτρόδιο και τα αρνητικά προς το θετικό 5

7 ηλεκτρόδιο, άρα έχουμε ροή ρεύματος. Αυτό το ρεύμα αυξάνεται σε μία μέγιστη τιμή και η θερμοκρασία και η πίεση συνεχίζουν να αυξάνονται. Η φυσαλίδα του σχηματιζόμενου ατμού διαστέλλεται. Η EDM έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα πολύτιμη στην επεξεργασία υπερβολικά σκληρών, ηλεκτρικά αγώγιμων υλικών όπως είναι τα νέα κράματα τη εποχής του διαστήματος. Τα μέταλλα αυτά θα ήταν δύσκολο να υποστούν επεξεργασία με συμβατικές μεθόδους, αλλά η EDM απλοποίησε σχετικά την κατασκευή πολύπλοκων σχημάτων που θα ήταν αδύνατο να παραχθούν με τα συμβατικά κοπτικά εργαλεία. Στην μεταλλοβιομηχανία βρίσκονται συνεχώς νέες εφαρμογές γι αυτήν την κατασκευαστική διαδικασία. Βρίσκει μεγάλη εφαρμογή στην κατασκευή εργαλείων και καλουπιών για την ακριβή κατασκευή καλουπιών των οποίων η σφύρα και η κοιλότητα έχουν περίπλοκα σχήματα. (Σχ. 2) Τα τέσσερα στάδια μιας απλής εκκένωσης. (Cincinnati Milacron, Inc.) ΧΡΟΝΟΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑΣ Όπως σε όλες τις μηχανουργικές κατεργασίες, έτσι και στην ηλεκτροδιάβρωση ο χρόνος και η ακρίβεια είναι σημαντικοί παράγοντες. Ο χρόνος διάβρωσης καθορίζεται από τον όγκο του υλικού που πρόκειται να αφαιρεθεί από το τεμάχιο και από τον ρυθμό της αφαίρεσης. Αυτός μετράται σε κυβικά χιλιοστά ανά λεπτό ή σε κυβικές ίντσες ανά ώρα. Η φθορά στο ηλεκτρόδιο του εργαλείου είναι άλλος ένας παράγοντας που επηρεάζει την ακρίβεια της κατεργασίας. Πρόκειται για το υλικό που χάνεται από το εργαλείο και εκφράζεται σαν ποσοστό του όγκου που αφαιρείται από το τεμάχιο. 6

8 ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ Όπως και στις συμβατικές μηχανουργικές μεθόδους, η ηλεκτροδιάβρωση δεν παράγει τελείως λεία επιφάνεια. Η επιφάνεια είναι ελαφρώς τραχιά και η απαιτούμενη ποιότητα πρέπει να είναι γνωστή για τη λειτουργία ή για το ταίριασμα των ξεχωριστών τεμαχίων. Συνήθη μεγέθη της μέτρησης της τραχύτητας μιας επιφάνειας είναι το Rmax και το Ra. Το Rmax παριστάνει το μέγιστο ύψος της τραχύτητας. Στη Γερμανία και Γαλλία αυτή η παράμετρος είναι γνωστή ως R1 και στις ΗΠΑ ως Hmax. Το Rmax είναι σημαντικό στη περίπτωση που ένα τεμάχιο πρέπει να γυαλιστεί ή να λειανθεί. Η αριθμητική μέση τιμή της τραχύτητας παριστάνεται με CLA στη Βρετανία. Αυτή η τιμή είναι ιδιαίτερα χρήσιμη όταν ένα τεμάχιο κατεργάζεται για να ταιριάξει στη συνέχεια. Στις ΗΠΑ παριστάνεται με ΑΑ και στην Ελβετία με Ra. Ακριβώς όπως και στις κατεργασίες κοπής, λείες η τραχιές επιφάνειες μπορούν να παραχθούν με ηλεκτροδιάβρωση. Τα δύο σχήματα παρακάτω δείχνουν την τραχύτητα που μπορεί να αποκτήσει μια επιφάνεια με αυτή τη μέθοδο. (Σχ. 3) 7

9 ΕΙΔΗ ΜΗΧΑΝΩΝ EDM Υπάρχουν δύο βασικά είδη μηχανών EDM στην βιομηχανία: η μηχανή βύθισης ηλεκτροδίου (sinker EDM), η μηχανή σύρματος (wire EDM) και δεν ξεχνάμε να αναφέρουμε και τη μηχανή διάτρησης μικροοπών (small hole EDM) που είναι ένας ειδικός συνδυασμός ηλεκτροδιάβρωσης (Σχ. 4). Θα εξετάσουμε με λεπτομέρεια μόνον την μηχανή EDM σύρματος, επειδή αυτή χρησιμοποιείται γενικά για την κατασκευή πολύπλοκων μορφών που χρειάζονται προγραμματισμό NC για τις άλλες θα αναφέρουμε κάποια βασικά πράγματα που θα μας κάνουν να κατανοήσουμε καλύτερα τη χρησιμότητα της νέας αυτής τεχνολογίας. ΜΗΧΑΝΕΣ EDM ΔΙΑΤΡΗΣΗΣ ΜΙΚΡΟΟΠΩΝ (SMALL HOLE EDM) Η small hole EDM όπως είπαμε και παραπάνω είναι ένας ειδικός συνδυασμός ηλεκτροδιάβρωσης που μας δίνει τη δυνατότητα να γίνουν γρήγορα οι οπές έναρξης EDM σύρματος στα κομμάτια εργασίας μας, έτσι μας βοηθά να ελαχιστοποιήσουμε τους υλικούς χρόνους προετοιμασιών και μας επιτρέπει να προσφέρουμε γρηγορότερες πιθανές ανακυκλώσεις. Ένα μικρό ηλεκτρόδιο με κοιλότητα στην επιφάνεια του περιστρέφεται γύρω από έναν άξονα σαν τρυπάνι. Το ηλεκτρόδιο φορτίζεται ηλεκτρικά από έναν σερβομηχανισμό που παράγει τον σπινθήρα. Γίνεται ξέπλυμα πάνω και γύρω από το ηλεκτρόδιο εξασφαλίζοντας ένα ελεγχόμενο περιβάλλον για τον σπινθήρα ώστε να φτάσει πάνω στο εργοτεμάχιο. Ο σπινθήρας "διαβρώνει" την επιφάνεια του τεμαχίου ώστε να δημιουργήσει πολύ μικρές κοιλότητες. Συνεπώς εκατομμύρια αυτών των μικρών κοιλοτήτων δημιουργούν τη small hole. Το μέγεθος της τρύπας καθορίζεται από τη διάμετρο του ηλεκτροδίου, η κατεύθυνση και το βάθος των οπών δίνονται από συνθήκες ISO για CNC υπολογίζοντας και εξαλείφοντας τα λάθη των χειριστών της μηχανής. Οι μηχανές αυτές έχουν αυτόματη αλλαγή ηλεκτροδίου. 8

10 Οι χρήστες μηχανημάτων κατεργασίας με ηλεκτροδιάβρωση βύθισης ηλεκτροδίου (EDM) ζητούν όλο και μεγαλύτερες ακρίβειες στις κατεργασίες τους. Υπάρχουν αρκετοί λόγοι γι αυτό. ΜΗΧΑΝΕΣ EDM ΒΥΘΙΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΟΥ (SINKER EDM) Χάρη στην αυτοματοποίηση και στη CNC λειτουργία, τοποθετούνται συνήθως πολλές δουλειές σε μία ηλεκτροδιάβρωση προκειμένου να τη φορτώσουν με εργασία. Η προσπάθεια γίνεται προκειμένου να προσεγγιστούν οι ώρες το χρόνο, ώστε να αποσβένεται η αγορά της σε εύλογο χρόνο. Αυτό απαιτεί άριστη ακρίβεια στην τοποθέτηση αξόνων της μηχανής. Τα σύγχρονα μηχανήματα είναι από μόνα τους ικανά να βρίσκουν το μηδενικό σημείο και να τοποθετούνται πάνω στο εργοτεμάχιο, χρησιμοποιώντας το ηλεκτρόδιο σαν επαφή μέτρησης. Για αυτόν ακριβώς το λόγο απαιτείται πολύ καλή ακρίβεια στη μέτρηση. Επιπλέον τα καλούπια γίνονται όλο και πιο πολύπλοκα, γιατί πολλές φορές απαιτείται να βγαίνουν τα τελικά προϊόντα έτοιμα από το καλούπι. Παρόλα αυτά, θα ήταν από πολύ δύσκολο έως αδύνατο να κατασκευαστεί ένα ηλεκτρόδιο από χαλκό ή από γραφίτη, το οποίο να αποτελείται από ένα και μόνο κομμάτι. Αυτός ακριβώς είναι ο λόγος που τα ηλεκτρόδια με πολύπλοκη μορφή διαιρούνται συνήθως σε περισσότερο απλές μορφές. Τα ηλεκτρόδια συνήθως κατασκευάζονται με μηχανήματα κοπής με σύρμα, τα οποία έχουν γίνει συμπληρωματικά των μηχανημάτων βύθισης ηλεκτροδίου. Αλλά ό,τι τεχνολογία και να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή των ηλεκτροδίων, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι δεν θα υπάρξει απώλεια της ακρίβειας κατά τη μεταφορά από τον ένα τύπο του μηχανήματος (μηχανή σύρματος, κέντρο κατεργασίας, ρεκτιφιέ κτλ.) στην ηλεκτροδιάβρωση μηχανήματος βύθισης ηλεκτροδίου. Το ίδιο ακριβώς ισχύει επίσης όταν τα εργοτεμάχια έχουν μία φάση ξεχονδρίσματος που γίνεται συχνά σε μία συμβατική μηχανή και των οποίων τα σημεία αναφοράς γίνονται συνήθως με ρεκτιφιέ. Έτσι γίνεται σαφές ότι η έννοια της ακρίβειας αποκτά μία πολύ πιο πλατιά σημασία και περιλαμβάνει όχι μόνο αυτή καθ αυτή την ηλεκτροδιάβρωση αλλά και την τεχνολογία της ρομποτικής, των εργαλείων, των συστημάτων αλλαγής των εργοτεμαχίων. 9

11 ΜΗΧΑΝΕΣ EDM ΣΥΡΜΑΤΟΣ (WIRE EDM) Η μηχανή EDM σύρματος είναι μια μηχανή εκκένωσης που χρησιμοποιεί την κίνηση NC για δημιουργία του επιθυμητού περιγράμματος ή σχήματος του εξαρτήματος. Δεν χρειάζεται ηλεκτρόδιο με ειδικό σχήμα αλλά χρησιμοποιεί σαν ηλεκτρόδιο ένα τεντωμένο σύρμα που κινείται συνεχώς. Το ηλεκτρόδιο ή σύρμα κοπής είναι από ορείχαλκο (μπρούντζο), χαλκό ή από οποιοδήποτε άλλο ηλεκτρικά αγώγιμο υλικό με διάμετρο από μέχρι in (0.05 μέχρι 0.30 mm). Η διαδρομή που ακολουθεί το σύρμα ελέγχεται κατά μήκος ενός περιγράμματος δύο αξόνων (ΧΥ), διαβρώνοντας (κόβοντας) μια στενή εγκοπή στο εξάρτημα. Αυτή η ελεγχόμενη κίνηση είναι συνεχής και ταυτόχρονη σε βήματα in (0.001 mm). Μπορεί να κοπεί οποιοδήποτε περίγραμμα με μεγάλη ακρίβεια και να επαναληφθεί οσεσδήποτε διαδοχικές φορές. Ένα διηλεκτρικό υγρό, συνήθως απιονισμένο νερό που κυκλοφορεί συνεχώς, απομακρύνει τα διαβρωμένα σωματίδια μετάλλου. Το διηλεκτρικό υγρό διατηρεί την κατάλληλη αγωγιμότητα μεταξύ του σύρματος και του εξαρτήματος, Και βοηθά στην μείωση θερμότητας που προκαλείται από τον σπινθήρα, το ηλεκτρόδιο, δηλαδή το εργαλείο μας, που σε αυτή την περίπτωση είναι το σύρμα, είναι ένα ευαίσθητο και εύθραυστο αντικείμενο. (Σχ. 4) Μηχανή ΕΌΜ σύρματος που χρησιμοποιείται για την κατασκευή πολύπλοκων μορφών. (Charmilles technologies) 10

12 ΤΜΗΜΑΤΑ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΗΣ EDM ΣΥΡΜΑΤΟΣ Τα κύρια τμήματα της μηχανής EDM σύρματος είναι το κρεββάτι, η σέλλα, η τράπεζα, η στήλη, ο βραχίονας, κεφαλή του άξονα UV, η τροφοδοσία σύρματος και τα διηλεκτρικά συστήματα, και η μονάδα ελέγχου μηχανής (MCU). Κρεββάτι: Το κρεββάτι είναι ένα βαρύ χυτό κομμάτι μετάλλου που χρησιμοποιείται για υποστήριξη των τμημάτων εργασίας της μηχανής. Στο επάνω μέρος έχουν κατασκευασθεί τροχιές οδήγησης που οδηγούν κι ευθυγραμμίζουν τα κύρια τμήματα της μηχανής. Σέλλα: Η σέλλα είναι τοποθετημένη πάνω στις τροχιές και μπορεί, να κινηθεί κατά την κατεύθυνση ΧΥ με σερβοκινητήρες τροφοδοσίας και σφαιρικούς κοχλίες. Τράπεζα: Η τράπεζα, που βρίσκεται πάνω από την σέλλα, έχει σχήμα U και περιέχει μια σειρά οπών στην επάνω επιφάνεια, οι οποίες έχουν ίσες αποστάσεις μεταξύ τους. Οι οπές αυτές χρησιμοποιούνται για τις συσκευές συγκράτησης και σύσφιξης του εξαρτήματος. Στήλη: Η στήλη που είναι συνδεδεμένη με το κρεβάτι, συγκρατεί το σύστημα τροφοδοσίας σύρματος, τους άξονες UV και τους πυκνωτικούς διακόπτες. Σύστηαα Τροφοδοσία Σύραατος Το σύστημα τροφοδοσίας σύρματος χρησιμεύει για την συνεχή παροχή νέου σύρματος (ηλεκτροδίου) για την λειτουργία κοπής. Το σύρμα τροφοδοτείται από ένα τύμπανο παροχής με α σειρά οδηγών και κυλίνδρων οδήγησης που τεντώνουν το σύρμα. Το σύρμα κινείται σε συνεχή διαδρομή δίπλα από το εξάρτημα και το χρησιμοποιημένο σύρμα ξανατυλίγεται σε ένα τύμπανο συλλογής. 11

13 Αιηλεκτρικό Σύστημα: Το διηλεκτρικό σύστημα περιέχει φίλτρα, ένα ανταλλάκτη ιόντων και ένα ψύκτη. Το σύστημα αυτό διατηρεί μια συνεχή ροή καθαρού απιονισμένου νερού σε σταθερή θερμοκρασία. Το απιονισμένο νερό σταθεροποιεί την λειτουργία κοπής, απομακρύνει σωματίδια υλικού ηλεκτροδίου και εξαρτήματος που έχουν υποστεί διάβρωση, και ψύχει το εξάρτημα. MCU: Η MCU μπορεί να χωριστεί σε τρεις ξεχωριστούς πίνακες. 1. Τον πίνακα ελέγχου καθορισμού των συνθηκών κοπής. 2. Τον πίνακα ελέγχου για προετοιμασία της μηχανής. 3. Τον πίνακα ελέγχου για είσοδο στοιχείων με το χέρι (MDI) και οθόνη απεικόνισης χαρακτήρων. ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΕΙΣ ΑΞΟΝΩΝ. Οι πιο βασικές μορφές cnc μηχανών σύρματος EDM έχουν δύο άξονες κίνησης στον εξοπλισμό τους. Ο πίνακας της μηχανής μπορεί να κινήσει αριστερά και δεξιά η μέσα και έξω. Ο από τα αριστερά προς τα δεξιά άξονας, όπως εμφανίζεται από το μέτωπο της μηχανής, είναι ο άξονας Χ. Η έξω κατεύθυνση είναι ο Υ άξονας. Οι μηχανές σύρματος EDM με μόνο δύο άξονες της κίνησης είναι ικανές να επεξεργάζονται μόνο τα τετραγωνικός-περιστοιχισμένα κομμάτια προς κατεργασία στη μηχανή Εντούτοις, ανάλογα με την εφαρμογή της μηχανής, πολλά κομμάτια προς κατεργασία απαιτούν μια σταδιακή μείωση που διαμορφώνεται στους τοίχους του κομματιού. Για να το κάνει αυτό, η μηχανή σύρματος EDM πρέπει να έχει δύο περισσότερους άξονες. Ο ανώτερος οδηγός πρέπει επίσης να είναι σε θέση να κινήσει από τα αριστερά προς τα δεξιά και έξω να επιτρέψει στην κωνικότητα να διαμορφωθεί στους τοίχους του κομματιού προς κατεργασία. Η από τα αριστερά προς τα δεξιά κίνηση του ανώτερου οδηγού είναι ο άξονας U, και η έξω κίνηση του ανώτερου οδηγού είναι ο άξονας V. Αν και οι περισσότερες cnc μηχανές απαιτούν τη χειρωνακτική επέμβαση εν προκειμένω, μερικές μηχανές σύρματος EDM επιτρέπουν επίσης την πάνω-κάτω κίνηση του ανώτερου οδηγού για να προγραμματιστούν. Εάν η πάνω-κάτω κίνηση του ανώτερου οδηγού είναι προγραμματισμένη, καλείται άξονας Ζ. Αυτό θα οδηγούσε σε πέντε άξονες της κίνησης. 12

14 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΗΧΑΝΗΣ Διάφορα συστήματα σε μηχανές EDM σύρματος παίζουν σημαντικό ρόλο στην αποδοτική λειτουργία της εργαλειομηχανής. Τα κύρια λειτουργικά εξαρτήματα των μηχανών EDM σύρματος είναι τα σερβοσυστήματα, το διηλεκτρικό υγρό, το ηλεκτρόδιο και η MCU. Ο ΣΕΡΒΟΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ Το τροφοδοτικό της EDM ελέγχει τη στάθμη του ρεύματος κοπής και την ταχύτητα τροφοδοσίας των κινητήρων οδήγησης. Ακόμη, ελέγχει την ταχύτητα κίνησης του σύρματος (Σχ. 5). Οι μηχανές EDM είναι εφοδιασμένες με σερβομηχανισμό ελέγχου που διατηρεί αυτόματα σταθερή απόσταση περίπου μέχρι in (0.02 μέχρι 0.05 mm) μεταξύ του σύρματος και του εξαρτήματος. Είναι σημαντικό να μην υπάρχει φυσική επαφή μεταξύ του σύρματος (ηλεκτροδίου) και του εξαρτήματος. (Σχ. 5) Τα κυκλώματα τροφοδοσίας ηλεκτρικής εκκένωσης ελέγχουν την ταχύτητα κίνησης του σύρματος. (Cincinatti Milacron, Inc.) Σε αντίθετη περίπτωση η δημιουργία τόξου θα προκαλούσε ζημία στο εξάρτημα και θα έσπαζε το σύρμα. Ακόμη, ο σερβομηχανισμός προωθεί το σύρμα μέσα στο εξάρτημα καθώς η εργασία προχωρά και ανιχνεύει την απόσταση εξαρτήματοςσύρματος και επιβραδύνει ή επιταχύνει τους κινητήρες οδήγησης όσο χρειάζεται για να διατηρηθεί το κατάλληλο διάκενο για σπινθήρα. Ο ακριβής έλεγχος του διάκενου είναι βασικός για μια επιτυχημένη μηχανουργική επεξεργασία. Αν το διάκενο είναι πολύ μεγάλο, δεν γίνεται ιονισμός του διηλεκτρικού υγρού και δεν μπορεί να γίνει η μηχανουργική 13

15 επεξεργασία. Αν το διάκενο είναι πολύ μικρό, το σύρμα θα ακουμπήσει στο εξάρτημα, με αποτέλεσμα τήξη και σπάσιμό του. Ο ακριβής έλεγχος του διάκενου επιτυγχάνεται με ένα κύκλωμα στο τροφοδοτικό που συγκρίνει την μέση τιμή της τάσης στο διάκενο με μια προεπιλεγμένη τάση αναφοράς. Η διαφορά μεταξύ των δύο τάσεων είναι το σήμα εισόδου, που πληροφορεί τον σερβομηχανισμό σε πόση απόσταση και πόσο γρήγορα να τροφοδοτήσει το σύρμα και πότε να αποσυρθεί από το εξάρτημα. Γι' αυτό δίνεται συνήθως φωτεινή ένδειξη αναστροφής κίνησης. Όταν στο διάκενο του σπινθήρα υπάρχουν μικρά κομμάτια που ελαττώνουν την τάση κάτω από μια κρίσιμη τιμή, ο σερβομηχανισμός αναγκάζει το σύρμα να αποσυρθεί μέχρι να παρασυρθούν τα κομμάτια από το διηλεκτρικό υγρό. Το σύστημα του σερβομηχανισμού δεν πρέπει να είναι πολύ ευαίσθητο σε τάσεις μικρής διάρκειας που προκαλούνται από τα μικρά κομμάτια που παρασύρονται. Σε αντίθετη περίπτωση το σύρμα θα αποσύρονταν συνέχεια, επηρεάζοντας σοβαρά με τον τρόπο αυτό τις ταχύτητες μηχανουργικής επεξεργασίας. Το κενό για το σπινθήρα χωρίζει το κατεργαζόμενο τεμάχιο από το ηλεκτρόδιο του εργαλείου. Ακόμη και για μικρό βάθος κοπής πρέπει να γίνεται διάκριση μεταξύ του μετωπικού και του πλευρικού κενού. Το μετωπικό κενό καθορίζεται από το σύστημα ελέγχου, ενώ το πλευρικό κενό εξαρτάται από τη διάρκεια και το ύψος των ηλεκτρικών παλμών από τα δύο συνεργαζόμενα υλικά από την τάση υπό κενό και από άλλες προκαθορισμένες τιμές. Η μονάδα παροχής της ηλεκτρικής ενέργειας είναι σημαντικό τμήμα σε οποιαδήποτε μηχανή ηλεκτροδιάβρωσης. Μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές με ορθογώνιους παλμούς τάσης. Αυτό μπορεί να απεικονιστεί σχεδιάζοντας ένα γράφημα της τάσης ως προς το χρόνο. Με ένα σύστημα διακοπτών το μέγεθος των ορθογώνιων και οι αποστάσεις μεταξύ τους μπορούν να προσαρμοστούν σε οποιεσδήποτε συνθήκες λειτουργίας. Η ακολουθία των ορθογώνιων είναι μία γραφική αναπαράσταση του ανοίγματος και του κλεισίματος του διακόπτη ή με άλλα λόγια της διάρκειας των παλμών και της χρονικής διακοπής μεταξύ τους ή αλλιώς του χρόνου εκκένωσης και διακοπής καθώς επίσης της τάσης και του ρεύματος στο υπάρχον κενό. Στη μονάδα παροχής ρεύματος AGIEPULS-L το ρεύμα εκκένωσης, η διάρκεια του παλμού και η διακοπή μεταξύ δύο παλμών μπορούν να καθοριστούν ανεξάρτητα μεταξύ τους. Το ρεύμα εκκένωσης είναι ανάλογο με το ύψος του ορθογωνίου και το πλάτος αντιστοιχεί στη διάρκεια του παλμού που μετρείται σε 14

16 χιλιοστά ή εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. Η απόσταση μεταξύ των δύο παλμών μπορεί επίσης να μεταβληθεί ώστε να ρυθμιστεί η διάρκεια της χρονικής διακοπής του ρεύματος, η οποία εκφράζεται σαν ποσοστό της διάρκειας του παλμού. Για παράδειγμα εάν η διακοπή διαρκεί 25 μ800 και ο συνολικός παλμός 100 μ800 το ποσοστό του ενεργού παλμού είναι 80^. Αυτό σημαίνει ότι ο παλμός της τάσης διαρκεί 80^ και η διακοπή 20^ ενός πλήρους κύκλου λειτουργίας. 15

17 ΤΟ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΥΓΡΟ Ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες για επιτυχημένη λειτουργία EDM είναι η απομάκρυνση των σωματιδίων (μικρών κομματιών) από το διάκενο εργασίας. Η απομάκρυνση αυτών των σωματιδίων από το διάκενο με το διηλεκτρικό υγρό δημιουργεί καλές συνθήκες κοπής, ενώ η μη απομάκρυνση προκαλεί λανθασμένες κοπές και κακές συνθήκες επεξεργασίας. Το διηλεκτρικό υγρό στην διαδικασία ΕDΜ σύρματος είναι συνήθως απιονισμένο νερό. Πρόκειται για νερό της βρύσης που κυκλοφορεί μέσα από μια ιοντοανταλλακτική ρητίνη. Το απιονισμένο νερό είναι καλός μονωτής, ενώ το νερό χωρίς επεξεργασία είναι καλός αγωγός και όχι (Σχ. 6) Το σύστημα διηλεκτρικού υγρού διατηρεί την αγωγιμότητα και βοηθά στην ελάττωση της θερμότητας που προκαλείται από τον σπινθήρα. (Le-Blond Makino Machine ΤοοΙ Company) κατάλληλο για την διεργασία EDM. Ο ανταλλάκτης ιόντων είναι ένα μίγμα ρητίνης ανταλλαγής θετικών ιόντων (κατιόντων) και ρητίνης ανταλλαγής αρνητικών ιόντων (ανιόντων). Όταν το μίγμα αυτό έλθει σε επαφή με νερό, αρχίζει η αντίδραση 16

18 ανταλλαγής ιόντων που επαναλαμβάνεται συνεχώς μέχρι να απομακρυνθούν εντελώς από το νερό όλες οι ακαθαρσίες δίνοντας έτσι καθαρό νερό. Το μέγεθος απιονισμού μετρείται με την ειδική αντίσταση. Για τις περισσότερες εργασίες, όσο μικρότερη είναι η αντίσταση τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα κοπής. Η αντίσταση, όμως, του διηλεκτρικού υγρού πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερη όταν κόβονται καρβίδια και γραφίτες μεγάλης πυκνότητας (Σχ. 6). Το διηλεκτρικό υγρό που χρησιμοποιείται στην διαδικασία EDM σύρματος εξυπηρετεί αρκετές λειτουργίες: 1. Βοηθά στο ξεκίνημα του σπινθήρα μεταξύ του σύρματος (ηλεκτροδίου) και του εξαρτήματος. 2. Λειτουργεί σαν μονωτής μεταξύ του σύρματος και του εξαρτήματος. Μια σημαντική ιδιότητα ενός διηλεκτρικού υγρού είναι η μόνωση του ηλεκτροδίου από το κατεργαζόμενο τεμάχιο. Η μονωτική δράση πρέπει να είναι ικανοποιητική σε όσο το δυνατόν μικρότερο κενό, ώστε να μπορεί να βελτιωθεί η ακρίβεια και η αποτελεσματικότητα. 3. Απομακρύνει τα σωματίδια διαβρωμένου σύρματος και εξαρτήματος έτσι ώστε να αποφεύγεται βραχυκύκλωμα. Πρέπει να δημιουργηθούν όσο το δυνατόν γρηγορότερα οι βέλτιστες συνθήκες για την παραγωγή ηλεκτρικού πεδίου και να υπάρχει δίοδος για τον ηλεκτρικό σπινθήρα. Μετά τον ηλεκτρικό παλμό, η δίοδος του σπινθήρα πρέπει να απιονιστεί πολύ γρήγορα για να μπορεί να επαναληφθεί η επόμενη εκκένωση. Το διηλεκτρικό υγρό πρέπει να περιορίζει τη δίοδο του σπινθήρα όσο το δυνατόν περισσότερο, για να είναι επαρκής η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου, ώστε να αυξάνεται η αποτελεσματικότητα της εκκένωσης. 4. Λειτουργεί σαν ψυκτικό για το σύρμα και το εξάρτημα. Ο σπινθήρας έχει θερμοκρασία όταν προσκρούει στο κατεργαζόμενο τεμάχιο και επομένως το διηλεκτρικό υγρό πρέπει να ψύξει τόσο το ηλεκτρόδιο όσο και το τεμάχιο. Η υπερθέρμανση του ηλεκτροδίου πρέπει να αποφευχθεί ώστε να μην φθείρεται υπερβολικά. Πρέπει να υπάρχει η δυνατότητα συμπύκνωσης 17

19 του ατμοποιημένου μετάλλου που σχηματίζεται κατά την ηλεκτροδιάβρωση μέσα στο διηλεκτρικό υγρό. 5. Απομάκρυνση άχρηστων σωματιδίων. Τα μεταλλικά σωματίδια που έχουν δημιουργηθεί από τη διαδικασία της ηλεκτροδιάβρωσης πρέπει να απομακρυνθούν με τη βοήθεια του διηλεκτρικού από την περιοχή του σπινθήρα για να μην εμποδίζεται η ομαλή εξέλιξη της κατεργασίας. Το διηλεκτρικό υγρό πρέπει να κυκλοφορεί με σταθερή πίεση για να απομακρύνει τα σωματίδια και να βοηθά στην διαδικασία επεξεργασίας. Η ροή του νερού ελέγχεται από δύο βαλβίδες ελέγχου: μια που ελέγχει το νερό που ρέει πάνω από το εξάρτημα και μία που ελέγχει τη ροή κάτω από το εξάρτημα. Όταν αρχίζει η παροχή νερού για την διαδικασία κοπής, εφαρμόζεται μια σταθερή ροή και σιγά - σιγά εφαρμόζεται το νερό στο κάτω μέρος του εξαρτήματος μέχρι να εμφανιστεί η λάμψη στην επάνω επιφάνεια του εξαρτήματος. Αν κατά τη διάρκεια της εργασίας κοπής εμφανιστούν κόκκινοι σπινθήρες τότε δεν είναι αρκετή η παροχή νερού. Για να ξεπεράσουμε το πρόβλημα αυτό, αυξάνουμε τη ροή του νερού μέχρι να εμφανιστούν μπλε σπινθήρες. Σημείωση: Υπερβολική ροή νερού μπορεί να αναγκάσει στράβωμα του σύρματος, πράγμα που θα προκαλέσει λανθασμένη κοπή και απώλεια της επεξεργασίας. (Σχ. 7) Διαδικασία ξεπλύματος (flushing) με διηλεκτρικό υγρό. 18

20 Ξέπλυ»α (flushing) Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας EDM σύρματος, τα μόρια του υλικού θα διαμορφωθούν δεδομένου ότι κάθε σπινθήρας καίει μακριά το υλικό από το κομμάτι προς κατεργασία. Εάν αυτά τα μόρια επιτρέπονται για να παραμείνουν κοντά στο σύρμα, θα αποτρέψουν την κατεργασία. Τα μόρια θα προκαλούσαν έναν πρόωρο σπινθήρα για να εμφανιστούν. Για αυτόν τον λόγο, τα μόρια πρέπει να αφαιρεθούν από την περιοχή κατεργασίας. Αυτό ολοκληρώνεται με το ξέπλυμα (Σχ. 7). Στη διαδικασία κατεργασίας EDM σύρματος, μια στήλη ύδατος διαμορφώνεται γύρω από το σύρμα. Αυτή η στήλη του ύδατος είναι ιδιαίτερα διατηρημένη σε σταθερή ατμοσφαιρική πίεση, έτσι τα μόρια θα παρασυρθούν μακριά με το νερό. Δύο ξεπλυμένα ακροφύσια επικολλούνται (ένα γύρω από τον ανώτερο οδηγό και άλλο γύρω από το νοτιότερο οδηγό) με έναν τρόπο που επιτρέπει στο ξέπλυμα για να είναι πολύ κοντά στη κορυφή και στο κατώτατο σημείο του κομματιού προς κατεργασία. Συνήθως θέλει το ανώτερο ξεπλυμένο ακροφύσιο για 0,005 επάνω από την κορυφή του κομματιού. Το νοτιότερο ξεπλυμένο ακροφύσιο γλιστρά συνήθως μέχρι την επαφή με το κατώτατο σημείο του κομματιού αυτόματα όταν το κουμπί ξεπλύματος είναι ανοιχτό. Το ξέπλυμα θεωρείται ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες στη διαδικασία EDM επειδή, εάν τα μικρά μόρια λειώσουν κατά τη διαδικασία EDM δεν αφαιρούνται από την περιοχή εργασίας, το φαινόμενο διπλό κάψιμο θα εμφανιστεί. Τα μόρια θα λειώσουν ξανά όταν εμφανίζεται ο επόμενος σπινθήρας. Γενικά, όσο καλύτερο είναι το ξέπλυμα, τόσο γρηγορότερα η διαδικασία EDM θα διεκπεραιωθεί. Όπως αναφέρεται νωρίτερα, flushing γίνεται από τη στήλη του ύδατος που περιβάλλει το σύρμα κατά τη διάρκεια της κατεργασίας. Αυτό το flushing μπορεί να είναι ενεργοποιημένο στις περισσότερες μηχανές σύρματος EDM από προγραμματισμένη εντολή. Σε σειρά διάταξης οι διάφορες λειτουργίες χρησιμοποιούνται για να γυρίσουν οη και off το flushing. Μερικές μηχανές χρησιμοποιούν τους κώδικες Μ για να ολοκληρώσουν αυτό ενώ άλλοι χρησιμοποιούν τις λέξεις Τ. Η Τ λέξη σε μια μηχανή σύρματος EDM είναι ουσιαστικά ίδια με τη λέξη Μ στη λειτουργία. Δηλαδή είναι ένας προγραμματισμένος διακόπτης on-off. 19

21 Είναι σημαντικό ότι η πίεση του flushing είναι διευθετήσιμη κατά τη διάρκεια της κατεργασίας. Παραδείγματος χάριν, η υψηλή πίεση απαιτείται κατά τη διάρκεια του "πρώτου περάσματος" στα μόρια flush από την περιοχή εγκαυμάτων. Χαμηλής πιέσεως flushing απαιτείται κατά τη διάρκεια της τελική επεξεργασίας για να ελαχιστοποιήσει τη δυνατότητα παρεκτροπής του σύρματος. Οι περισσότερες μηχανές σύρματος EDM επιτρέπουν στην πίεση του flushing να ρυθμιστούν από την προγραμματισμένη εντολή. Μερικοί έχουν έναν απλό high - low έλεγχο flush. Ο ένας κώδικας Μ (ή Τ) ανοίγει με οη το χαμηλό flush και ο άλλος το υψηλό flush, ενώ ένας άλλος κλείνει το flush. Για αυτό το είδος συστήματος flushing, η πραγματική πίεση στις υψηλές και χαμηλές τιμές των παραμέτρων ελέγχεται χειροκίνητα, με σειρά διάταξης των βαλβίδων. Άλλες μηχανές σύρματος EDM έχουν αρκετά επιμελημένες σε σειρά διάταξης εντολές ώστε να ελέγξουν ακριβέστερα την πίεση flushing από την προγραμματισμένη εντολή, έτσι ο χειριστής δεν χρειάζεται να ρυθμίσει χειροκίνητα τις βαλβίδες. Παραδείγματος χάριν, το Tl πρέπει να αντιπροσωπεύσει τη χαμηλότερη πίεση flushing, το Τ2 μπορεί να ενισχύσει την πίεση μ ένα μικρό ποσό, στο Τ3 θα ήταν ακόμα υψηλότερη η πίεση, κ.ο.κ. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει στον προγραμματιστή τον περισσότερο έλεγχο flushing από την προγραμματισμένη εντολή. 20

22 ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΥΓΡΩΝ Θεωρητικά όλα τα μονωτικά υγρά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν διηλεκτρικά μέσα. Όμως λόγω των προδιαγραφών που αναφέρονται παρακάτω, μόνο απιονισμένο νερό (για φινίρισμα) και υδρογονάνθρακες μπορούν να παραχθούν, είτε από απόσταξη και διύλιση ορυκτελαίων, είτε συνθετικά με επεξεργασία αερίων μέσα σε φούρνους παρουσία καταλυτών. Οι συνθετικοί υδρογονάνθρακες χαρακτηρίζονται από την απαράμιλλη καθαρότητα τους. Επιπλέον μπορούν να επιλεχθούν για την κατασκευή τους μόρια με συγκεκριμένη μορφή αλυσίδας που συνδυάζουν τη βέλτιστη ικανότητα διάβρωσης και ελάχιστη φθορά του ηλεκτροδίου. Γι αυτό το λόγο τα συνθετικά υγρά είναι κατά πολύ καλύτερα από τα προϊόντα των ορυκτελαίων. Τα παρακάτω κριτήρια χρησιμοποιούνται συνήθως για αξιολόγηση των διηλεκτρικών υγρών: Βαθμός αφαίρεσης υλικού και φθορά ηλεκτροδίου Επίδραση στην υγεία: Ερεθισμός του δέρματος (Τοξικότητα, Καπνός, Οσμές) Σημείο ανάφλεξης Πυκνότητα Αριθμός εξάτμισης Ιξώδες Αγωγιμότητα Διηλεκτρική σταθερά Τάση Υπερπήδησης Αιώρηση σωματιδίων Ικανότητα διήθησης Συμβατότητα με μηχανικά εξαρτήματα (μηχανικά μέρη, μπογιές, υλικά στεγανοποίη σης) Σταθερή ποιότητα Διαθεσιμότητα Τιμή 21

23 Σε γενικές γραμμές μπορούμε να πούμε ότι είναι εύκολο να αναπτύξουμε ένα προϊόν που συνδυάζει πολλά καλά αποτελέσματα από τα παραπάνω κριτήρια. Είναι όμως κεφαλαιώδους σημασίας για ένα διηλεκτρικό υγρό να συνδυάζει τα βέλτιστα χαρακτηριστικά σε όλα τα παραπάνω. Για παράδειγμα είναι δυνατόν ένα προϊόν να επιτυγχάνει τη μέγιστη απόδοση συνδυάζοντας υψηλή ικανότητα αφαίρεσης υλικού και ελάχιστη φθορά ηλεκτροδίου, αλλά να μην μπορεί να χρησιμοποιηθεί λόγω απόξεσης χρωμάτων ή ασυμβατότητας με τσιμούχες. Όλα τα παραπάνω κριτήρια πρέπει να λαμβάνονται υπόψη, γιατί το διηλεκτρικό υγρό που είναι φθηνότερο στην αρχή καταλήγει να γίνεται ακριβότερο μακροπρόθεσμα. Από το 1943 το ζεύγος των Ρώσων επιστημόνων Lazarenka ανακάλυψαν ότι η διαβρωτική επίδραση των πυκνωτών εκκένωσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τις κατεργασίες των μετάλλων. Στην αρχή χρησιμοποιήθηκε κοινός αέρας ως διηλεκτρικό. Πολύ γρήγορα όμως έγινε αντιληπτό ότι τα παράγωγα των ορυκτελαίων είχαν σημαντικά πλεονεκτήματα. Η μόνωση ήταν μεγαλύτερη και μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν μικρότερα κενά για τον σπινθήρα με αποτέλεσμα να υπάρχει μεγαλύτερη ακρίβεια. Η συχνότητα του σπινθηρισμού μπορούσε να αυξηθεί και τα μεταλλικά σωματίδια μπορούσαν να απομακρυνθούν χωρίς δυσκολία. Χωρίς τα ορυκτέλαια η χρήση της ηλεκτροδιάβρωσης δεν θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί σε ευρεία κλίμακα. Αρχικά χρησιμοποιήθηκε πετρέλαιο και παράγωγα "White spirit" (πετρελαϊκός αιθέρας). Πυκνότητα στους 15 C Πετρέλαιο "White spirit" 0,790 0,790 Ιξώδες στους 20 C 1,8 cst 2,0 cst Σημείο ανάφλεξης C Αρχικό σημείο βρασμού C Τελικό σημείο βρασμού C Αριθμός εξάτμισης (αιθέρας = 1) Αρωματικές ενώσεις % κατ όγκο Από το 1960 και μετά η βιομηχανία παραγωγής ορυκτελαίων άρχισε να αναπτύσσει βιομηχανικά υγρά ειδικά για χρήση στις μηχανές ηλεκτροδιάβρωσης. 22

24 <<8 ΧΡΥΣΟΙ ΚΑΝΟΝΕΣ >> ΓΙΑ ΤΗ ΣΩΣΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑΒΡΩΣΗΣ Η σωστή διαχείριση των υγρών ηλεκτροδιάβρωσης αρχίζει με τη σωστή αποθήκευση των δοχείων: 1. Εάν τα βαρέλια είναι αποθηκευμένα σε εξωτερικό χώρο πρέπει να μην είναι όρθια, αλλά με το πλάι ώστε να εμποδίζεται η διείσδυση της υγρασίας μέσα σε αυτά. 2. Όταν το υγρό της ηλεκτροδιάβρωσης τοποθετείται στη μηχανή, πρέπει να χρησιμοποιούνται καθαρές αντλίες ή δοχεία. Αντλίες που έχουν χρησιμοποιηθεί για αλκαλικά ή όξινα διαλύματα καταστρέφουν αμέσως το καλύτερο διηλεκτρικό υγρό. Οι σωλήνες από PVC είναι διαπερατοί από το λάδι και θα σκληρύνουν μετά από λίγο καιρό. 3. Ουσίες κατά της οξείδωσης που έχουν χρησιμοποιηθεί για την προστασία της μηχανής κατά τη μεταφορά της πρέπει να αφαιρεθούν προτού συμπληρωθεί το διηλεκτρικό υγρό. 4. Οι χλωριωμένοι υδρογονάνθρακες (π.χ. χλωρίνη, τετραχλωροαιθυλένιο, τριχλωροαιθάνιο ή Freon 12) είναι καταστροφικοί για το διηλεκτρικό υγρό. Ο ηλεκτρικός σπινθήρας βοηθά στο σχηματισμό υδροχλωρικού οξέως από τα άτομα του χλωρίου και τα υδρογόνα των υδρογονανθράκων του διηλεκτρικού υγρού. Οι μηχανές ηλεκτροδιάβρωσης δεν πρέπει ποτέ να καθαρίζονται με χλωρίνη ή παρόμοια υλικά. Είναι προτιμότερο να χρησιμοποιηθούν μερικά λίτρα από καθαρό διηλεκτρικό υγρό για αυτό το σκοπό. Καλούπια που έχουν καθαριστεί με χλωρίνη πρέπει να στεγνώσουν τελείως προτού στερεωθούν στη μηχανή για περαιτέρω κατεργασία. 5. Τα ασθενή οξέα που χρησιμοποιούνται για καθαρισμό των ηλεκτροδίων δεν πρέπει να πέσουν μέσα στο διηλεκτρικό. 6. Το υδραυλικό σύστημα των μηχανών ηλεκτροδιάβρωσης πρέπει να είναι απολύτως στεγανό. Δεν πρέπει να έχει διαρρεύσει υδραυλικό λάδι περισσότερο από 1-2 στο υγρό ηλεκτροδιάβρωσης, γιατί τα πρόσθετα που υπάρχουν στα υδραυλικά λάδια μπορεί να οδηγήσουν σε δυσλειτουργία του συστήματος. Μηχανές με ηλεκτρικούς σερβομηχανισμούς δεν έχουν τέτοιου είδους προβλήματα. 23

25 7. Οι διαρροές από υδρόψυκτα συστήματα οδηγούν σε μια μυστηριώδη διόγκωση του υγρού ηλεκτροδιάβρωσης και στη δημιουργία σκουριάς. Τα υγρά ηλεκτροδιάβρωσης που έχουν καλό διαχωρισμό από το νερό το συγκεντρώνουν γρήγορα στο κάτω μέρος της δεξαμενής απ όπου μπορεί να παροχετευτεί εκτός δεξαμενής ή εναλλακτικά μετά από μία μέρα μπορεί να αντληθεί το νερό ηλεκτροδιάβρωσης, και να αφαιρεθεί το νερό που έχει παραμείνει στο κάτω μέρος. Το υγρό στη συνέχεια μπορεί να ξαναχρησιμοποιηθεί. 8. Το διηλεκτρικό υγρό θα διαρκέσει 1-2 χρόνια σε μηχανές που χρησιμοποιούν χάρτινα φίλτρα και χρόνια σε μηχανές που χρησιμοποιούν σύστημα αυτοκαθαριζόμενων φίλτρων. Στην περίπτωση των χάρτινων φίλτρων πρέπει να γίνεται τακτική αλλαγή τους. Επίσης δεν πρέπει ποτέ να ξεχνάμε ότι ο σπινθήρας πρέπει να είναι τουλάχιστον 8 cm κάτω από την ελεύθερη επιφάνεια του διηλεκτρικού υγρού. 24

26 ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΟ Το Ηλεκτρόδιο στις μηχανές EDM σύρματος είναι ένα τύμπανο σύρματος διαμέτρου από 0,002 μέχρι 0,012 in (0,05 μέχρι 0,30 mm) και βάρους από 2 μέχρι 100 lb (0,90 μέχρι 45,36 kg). Το μήκος του σύρματος στο τύμπανο είναι αρκετό για πάνω από 500 ώρες μηχανουργικής επεξεργασίας. Το ηλεκτρόδιο της μηχανής σύρματος κινείται συνεχώς από ένα τύμπανο τροφοδοσίας σε ένα τύμπανο τυλίγματος έτσι ώστε να ανανεώνεται συνεχώς. Όταν χρησιμοποιείται αυτό το είδος ηλεκτροδίου, η φθορά του σύρματος δεν επηρεάζει την ακρίβεια κοπής επειδή κοντά στο εξάρτημα τροφοδοτείται συνεχώς νέο σύρμα με ταχύτητες από ένα κλάσμα της ίντσας μέχρι αρκετές ίντσες ανά λεπτό. Και η φθορά του ηλεκτροδίου και η ταχύτητα απομάκρυνσης υλικού από το εξάρτημα εξαρτώνται από πράγματα όπως είναι η θερμική αγωγιμότητα του υλικού, το σημείο τήξεώς του και η διάρκεια και η ένταση των ηλεκτρικών παλμών. Όπως συμβαίνει στην συμβατική μηχανική επεξεργασία, μερικά υλικά ΕDΜ έχουν καλύτερες ιδιότητες κοπής και φθοράς από άλλα. Έτσι, τα υλικά των ηλεκτρόδιων πρέπει να έχουν τα παρακάτω χαρακτηριστικά: 1. Να είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού 2. Να έχουν υψηλό σημείο τήξεως 3. Να έχουν μεγάλη αντοχή σε τάση 4. Να έχουν καλή θερμική αγωγιμότητα 5. Να έχουν καλή ικανότητα απομάκρυνσης μετάλλου από το εξάρτημα Η έρευνα και τα πειράματα αυξάνουν συνεχώς τις ταχύτητες απομάκρυνσης μετάλλου και βρίσκουν καλά, οικονομικά υλικά για την κατασκευή ηλεκτροδίων EDM. Μερικά από τα υλικά που έχουν βρει σίγουρες εφαρμογές σαν υλικά ηλεκτροδίων είναι ο μπρούντζος, ο χαλκός, το τουνγκστένιο, το μολυβδένιο και ο ψευδάργυρος. Το περισσότερο χρησιμοποιούμενο υλικό είναι σύρμα μπρούντζου με διάμετρο in (0.20 mm). Μια κανονική κοπή περίπου in (0.02 mm) ανά πλευρά παράγει μια εσωτερική γωνία με ακτίνα περίπου in (0.12 mm). Σε πολλές εφαρμογές χρησιμοποιούνται και μικρότερες διάμετροι σύρματος μπρούντζου. Τα σύρματα από τουνγκστένιο και μολυβδένιο, που έχουν πολύ υψηλό σημείο τήξης και μεγάλη αντοχή σε τάση, επιτρέπουν την χρήση σύρματος πολύ μικρής διαμέτρου in (0.05 mm) για κοπή μικρών ακτινών και πολύπλοκων σχημάτων. 25

27 Το σύρμα στρωμάτων, που αποτελείται από πυρήνα από χαλκό με ένα λεπτό επιφανειακό στρώμα ψευδαργύρου, έχει την μεγάλη αγωγιμότητα του χαλκού σε συνδυασμό με τις ψυκτικές ιδιότητες του ψευδαργύρου. Το γεγονός αυτό επιτρέπει την χρήση μεγαλύτερου ρεύματος, πράγμα που αυξάνει την ενεργειακή ισχύ του σπινθήρα EDM και, κατά συνέπεια, την ταχύτητα απομάκρυνσης μετάλλου. ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Ο αριθμός των ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων ελαττώνεται γρήγορα και η πίεση πέφτει με την κατάρρευση της ηλεκτρικής διόδου. Το υπέρθερμο λιωμένο μέταλλο εξατμίζεται διαστελλόμενο παρασύροντας λιωμένο υλικό μαζί του. Οι φυσαλίδες του ατμού στη συνέχεια συστέλλονται και τα μεταλλικά σωματίδια μαζί με τα προϊόντα διάσπασης του υγρού σχηματίζουν υπόλειμμα γραφίτη και αερίου. Στη συνέχεια θα προσπαθήσουμε να εξηγήσουμε τη συσχέτιση μεταξύ της ροής του ρεύματος και της θερμότητας. Στην επιφάνεια του αρνητικά φορτισμένου ηλεκτροδίου και πάνω από αυτή είναι η δίοδος της εκκένωσης. Θετικά φορτισμένα σωματίδια προσκρούουν στην επιφάνεια του μετάλλου. Προκαλούν ισχυρές δονήσεις στα σωματίδια του μετάλλου με αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας. Όταν τα σωματίδια αυτά αποκτήσουν επαρκή ταχύτητα, τα σωματίδια του μετάλλου μπορούν να αποκολληθούν από την μεταλλική επιφάνεια. Συνδυασμός των θετικά φορτισμένων σωματιδίων και των αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων επαυξάνει τις δονήσεις και επομένως τη θερμοκρασία των σωματιδίων που είναι στη παρούσα φάση ηλεκτρικός ουδέτερα. Η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα όταν υπάρχει εκκένωση. Με την εκκένωση συντηρείται ο σπινθήρας, δημιουργούνται μικροσκοπικοί κρατήρες στα ηλεκτρόδια και ανεβαίνει η θερμοκρασία του διηλεκτρικού υγρού. ΠΟΛΙΚΟΤΗΤΑ Στη συνέχεια θα εξετάσουμε το θέμα της πολικότητας. Η εναλλαγή θετικά και αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων που απεικονίζονται αντίστοιχα με κόκκινο και μπλε χρώμα δημιουργεί ρεύμα στο κανάλι της εκκένωσης. Τα σωματίδια παράγουν θερμότητα που προκαλεί το λιώσιμο του μετάλλου. Εάν η χρονική διάρκεια του ηλεκτρικού παλμού είναι πολύ μικρή, περισσότερα αρνητικά παρά θετικά σωματίδια θα βρίσκονται σε κίνηση. Όσο περισσότερα σωματίδια από ένα είδος κινούνται προς 26

28 το ηλεκτρόδιο στόχου τόσο περισσότερη θερμότητα παράγεται σε αυτό. Είναι επίσης σημαντικό ότι το μεγαλύτερο μέγεθος των θετικά φορτισμένων σωματιδίων έχει σαν αποτέλεσμα τη μεγαλύτερη παραγωγή θερμότητας για μια συγκεκριμένη ταχύτητα πρόσκρουσης. Για να ελαχιστοποιήσουμε την απομάκρυνση του υλικού ή τη φθορά στο ηλεκτρόδιο του εργαλείου, η πολικότητα επιλέγεται έτσι ώστε να απελευθερώνεται όσο το δυνατόν περισσότερη θερμότητα στο κατεργαζόμενο τεμάχιο τη στιγμή που διακόπτεται η εκκένωση. Για παλμούς μικρής διάρκειας το ηλεκτρόδιο του εργαλείου συνδέεται στον αρνητικό πόλο και η πολικότητα του είναι αρνητική. Για παλμούς μεγάλης διάρκειας το ηλεκτρόδιο του εργαλείου συνδέεται στο θετικό πόλο και η πολικότητα του είναι θετική. Η διάρκεια του παλμού από την οποία και μετά αλλάζει η πολικότητα εξαρτάται από πολλούς παράγοντες που σχετίζονται κυρίως με φυσικά χαρακτηριστικά των υλικών του εργαλείου και του τεμαχίου. Όταν διαβρώνουμε χάλυβα με χαλκό, το όριο της διάρκειας του παλμού από το οποίο και μετά πρέπει να αλλάξει η πολικότητα είναι περίπου 5μ800. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΟ ΡΕΥΜΑ Μια πιο τραχιά επιφάνεια μπορεί να γίνει πιο λεία εάν η διάβρωση γίνει με ελαττωμένη ενέργεια εκκένωσης. Η τραχύτητα ελαττώνεται, αλλά αυξάνεται η φθορά του ηλεκτροδίου. Φαίνεται το πόσο μεγάλη διαφορά μπορεί να υπάρξει στην πράξη σε δύο συνεχόμενα στάδια κατεργασίας. Στην πρακτική που εφαρμόζεται στα μηχανουργεία, σε κατεργασίες ξεχονδρίσματος ή σε στάδιο πρώτης επεξεργασίας δημιουργούνται καταρχήν επιφάνειες με μεγάλη τραχύτητα που λειαίνονται στη συνέχεια σε επόμενο στάδιο. Η πείρα έχει δείξει ότι η τραχύτητα σε επόμενο στάδιο είναι περίπου από το 1/3 έως το 1/5 της αρχικής τραχύτητας. Αυτή η επεξεργασία δίνει έναν πολύ οικονομικό συνολικό χρόνο διάβρωσης σε σχέση πάντα με το βαθμό ακρίβειας που απαιτείται. Ο ταυτόχρονος συνδυασμός μεγάλης αφαίρεσης υλικού, μικρής φθοράς ηλεκτροδίου και μικρής επιφανειακής τραχύτητας είναι αδύνατος. Ένας ικανοποιητικός τρόπος κατεργασίας είναι να γίνει πρώτα ένα ξεχόνδρισμα με υψηλό ρεύμα και μεγάλη διάρκεια ηλεκτρικού παλμού ώστε η αφαίρεση του υλικού να γίνει γρήγορα με μικρή σχετικά φθορά ηλεκτροδίου και στη συνέχεια να γίνει φινίρισμα με όσο το δυνατόν μικρότερο ρεύμα και σχετικά μεγάλη διάρκεια ηλεκτρικού παλμού ώστε η αφαίρεση του υλικού να γίνει γρήγορα με μικρή σχετικά φθορά ηλεκτροδίου και στη συνέχεια 27

29 να γίνει φινίρισμα με όσο το δυνατόν μικρότερο ρεύμα και σχετικά μικρή διάρκεια ηλεκτρικού παλμού ώστε να μπορεί να επιτευχθεί η απαραίτητα τραχύτητα και η κατεργασία να αποπερατωθεί μέσα σε λογικό χρονικό διάστημα. ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΑ ΚΕΝΑ ΓΙΑ ΤΟ ΣΠΙΝΘΗΡΑ Το κενό για το σπινθήρα χωρίζει το κατεργαζόμενο τεμάχιο από το ηλεκτρόδιο του εργαλείου. Ακόμη και για μικρό βάθος κοπής πρέπει να γίνεται διάκριση μεταξύ του μετωπικού και του πλευρικού κενού. Το μετωπικό κενό καθορίζεται από το σύστημα ελέγχου, ενώ το πλευρικό κενό εξαρτάται από τη διάρκεια και το ύψος των ηλεκτρικών παλμών από τα δύο συνεργαζόμενα υλικά από την τάση υπό κενό και από άλλες προκαθορισμένες τιμές. Η μονάδα παροχής της ηλεκτρικής ενέργειας είναι σημαντικό τμήμα σε οποιαδήποτε μηχανή ηλεκτροδιάβρωσης. Μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές με ορθογώνιους παλμούς τάσης. Αυτό μπορεί να απεικονιστεί σχεδιάζοντας ένα γράφημα της τάσης ως προς το χρόνο. Με ένα σύστημα διακοπτών το μέγεθος των ορθογώνιων και οι αποστάσεις μεταξύ τους μπορούν να προσαρμοστούν σε οποιεσδήποτε συνθήκες λειτουργίας. Η ακολουθία των ορθογώνιων είναι μία γραφική αναπαράσταση του ανοίγματος και του κλεισίματος του διακόπτη ή με άλλα λόγια της διάρκειας των παλμών και της χρονικής διακοπής μεταξύ τους ή αλλιώς του χρόνου εκκένωσης και διακοπής καθώς επίσης της τάσης και του ρεύματος στο υπάρχον κενό. Στη μονάδα παροχής ρεύματος AGIEPULS-L το ρεύμα εκκένωσης, η διάρκεια του παλμού και η διακοπή μεταξύ δύο παλμών μπορούν να καθοριστούν ανεξάρτητα μεταξύ τους. Το ρεύμα εκκένωσης είναι ανάλογο με το ύψος του ορθογωνίου και το πλάτος αντιστοιχεί στη διάρκεια του παλμού που μετρείται σε χιλιοστά ή εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. Η απόσταση μεταξύ των δύο παλμών μπορεί επίσης να μεταβληθεί ώστε να ρυθμιστεί η διάρκεια της χρονικής διακοπής του ρεύματος, η οποία εκφράζεται σαν ποσοστό της διάρκειας του παλμού. Για παράδειγμα εάν η διακοπή διαρκεί 25 μ800 και ο συνολικός παλμός 100 μ800 το ποσοστό του ενεργού παλμού είναι 80^. Αυτό σημαίνει ότι ο παλμός της τάσης διαρκεί 80^ και η διακοπή 20^ ενός πλήρους κύκλου λειτουργίας. ΧΡΟΝΟΣ ΔΙΑΚΟΠΗΣ Η χρονική διακοπή μεταξύ δύο παλμών είναι παράγοντας μεγάλης σημασίας. Σε γενικές γραμμές μπορούμε να πούμε ότι η γρήγορη αφαίρεση με ελάχιστη φθορά 28

30 μπορεί να επιτευχθεί με μικρές διακοπές ή αλλιώς με μεγάλο συντελεστή έργου. Δεν πρέπει όμως να υπερβούμε το όριο γιατί φτάνουμε σε ένα σημείο πέραν του οποίου η κατεργασία μπλοκάρεται με αποτέλεσμα ελαττωμένη αφαίρεση υλικού και μεγάλη φθορά. Αυτή η κρίσιμη τιμή είναι γνωστή και ως οριακός συντελεστής έργου. ΡΕΥΜΑ ΠΑΛΜΟΥ Στα σχήματα της εικόνας φαίνεται ότι η επιφανειακή τραχύτητα και οι διαστάσεις του κενού επηρεάζονται πάρα πολύ από την ενέργεια εκκένωσης που παριστάνεται από το εμβαδόν των ορθογωνίων παλμών. Φαίνεται καθαρά ότι η τραχύτητα είναι μικρότερη για μικρή ενέργεια εκκένωσης. Για παράδειγμα σε κατεργασίες φινιρίσματος πρέπει να παραχθεί επιφάνεια καλής ποιότητας. Αυτό αντιστοιχεί σε συγκεκριμένη ενέργεια εκκένωσης που βρίσκεται με κατάλληλη ρύθμιση του ρεύματος εκκένωσης ή αλλιώς του ύψους του παλμού και του χρόνου εκκένωσης ή αλλιώς του πλάτους του παλμού. Από τις δυνατές ρυθμίσεις επιλέγεται μια συμβιβαστική λύση για μέγιστη αφαίρεση υλικού και ελάχιστη φθορά εργαλείου ΦΘΟΡΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΟΥ Η διάβρωση με μικρό ρεύμα δίνει μικρό ρυθμό αφαίρεσης υλικού, ενώ αντίθετα το μεγάλο ρεύμα δίνει υψηλό ρυθμό αφαίρεσης υλικού. Η φθορά στο ηλεκτρόδιο εκφραζόμενη σαν ποσοστό του όγκου αφαίρεσης υλικού από το τεμάχιο αυξάνει στην περίπτωση διάβρωσης χάλυβα με ηλεκτρόδια χαλκού. Τα ηλεκτρόδια του γραφίτη συμπεριφέρονται διαφορετικά. Η φθορά μικραίνει μέχρι μιας συγκεκριμένης τιμής ρεύματος και στη συνέχεια παραμένει περίπου σταθερή. Χρησιμοποιώντας παλμούς μικρής χρονικής διάρκειας αυξάνουμε τη φθορά στο ηλεκτρόδιο. Αντίθετα η φθορά ελαττώνεται όταν οι παλμοί είναι μεγάλης χρονικής διάρκειας. Στην πράξη όταν χρησιμοποιούμε για ξεχόνδρισμα ηλεκτρόδια χαλκού και γραφίτη σε χάλυβα επιλέγεται χρονική διάρκεια παλμού που δίνει μέγιστη αφαίρεση υλικού και ελάχιστη φθορά Στα παρακάτω διαγράμματα φαίνεται η τραχύτητα της επιφάνειας, η φθορά του ηλεκτροδίου και η αφαίρεση του υλικού σε σχέση με τη διάρκεια του ηλεκτρικού παλμού: 29

31 Max μm ti Διάρκεια παλμού Διάρκεια παλμού Διάγραμμα ti Διάρκεια παλμού Διάγραμμα.3 Διάγραμμαί: Τραχύτητα επιφάνειας (Max μm) - Διάρκεια ηλεκτρικού παλμού Διάγραμμα2: Φθορά ηλεκτροδίου % - Διάρκεια ηλεκτρικού παλμού Διάγραμμα3: Αφαίρεση υλικού (mm3/min) - Διάρκεια ηλεκτρικού παλμού 30

32 MCU (MACHINE CONTROL UNIT) Η MCU της μηχανής EDM σύρματος μπορεί να χωρισθεί σε τρεις ξεχωριστούς πίνακες χειρισμού. Αν και μερικές από τις νεώτερες μηχανές ΕΌΜ σύρματος δεν έχουν μερικούς από αυτούς του ελέγχους και τους έχουν ενσωματωμένους σαν τμήμα του αυτόματου κύκλου κοπής της μηχανής, η γνώση των πραγμάτων που μπορούν να ελεγχθούν κατά την διάρκεια του κύκλου κοπής θα δώσει στον χειριστή καλύτερη συνολική κατανόηση των διαδικασιών κοπής στην μηχανή σύρματος. Πίνακας Ελέγχου Συνθηκών Κοπής: Ο πίνακας ελέγχου συνθηκών κοπής χρησιμοποιείται από τον χειριστή για να καθορίζει τις συνθήκες κοπής της μηχανής EDM σύρματος. Ο πίνακας ελέγχου διαιρείται σε γενικές περιοχές λειτουργίας: ελέγχους και ενδείξεις μηχανουργικής επεξεργασίας, την τάση, του σύρματος και τις συνθήκες ισχύος. Οι έλεγχοι αυτοί χρησιμοποιούνται για την εκκίνηση των λειτουργικών συστημάτων της μηχανής πριν πιεσθεί το πλήκτρο εκκίνησης του κύκλου για να αρχίσει η λειτουργία κοπής. Όταν εξελίσσεται ο κύκλος κοπής, αυτοί οι έλεγχοι θα χρησιμοποιηθούν από τον χειριστή για εποπτεία και ρύθμιση των συνθηκών κοπής στην μηχανή, αν χρειάζεται. Κύρια Τμήματα 1. Έλεγχοι και ενδείξεις κοπής της μηχανής: Οι έλεγχοι και ενδείξεις κοπής, χρησιμοποιούνται για να βάλουν την μηχανή σε κατάσταση ετοιμότητας για μηχανουργική επεξεργασία. Όταν πιεσθεί το πλήκτρο εκκίνησης του κύκλου στον πίνακα καθορισμού της μηχανής, θα αρχίσει ο κύκλος κοπής. 2. Έλεγχοι και ενδείξεις τάσης του σύρματος: Οι έλεγχοι και ενδείξεις τάσης του σύρματος χρησιμοποιούνται για να καθορίζουν και για να εποπτεύουν την τάση στο σύρμα (ηλεκτροδίου), που μετρείται με ένα βολτόμετρο. Η ένδειξη τάσης παριστάνει την ένταση του φρένου ή της έλξης που χρησιμοποιείται για να τεντωθεί το σύρμα. Η ταχύτητα τροφοδοσίας σύρματος ελέγχει την ταχύτητα του σύρματος καθώς αυτό περνά από την περιοχή κοπής του εξαρτήματος. 3. Έλεγχοι και ενδείξεις ισχύος: Οι δύο ομάδες ελέγχων χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό και την εποπτεία της τάσης και του ρεύματος. Το βολτόμετρο δείχνει την τάση μεταξύ του εξαρτήματος και του σύρματος (ηλεκτροδίου). Το αμπερόμετρο δείχνει το ρεύμα μεταξύ του εξαρτήματος και του σύρματος (ηλεκτροδίου) κατά την διάρκεια της επεξεργασίας. 31

33 Πίνακας Ελέγχου Προετοιμασίας Μηχανής Ο πίνακας ελέγχου προετοιμασίας της μηχανής χρησιμοποιείται για να εντοπίζει την ακριβή θέση του σύρματος (ηλεκτροδίου) σε σχέση με το εξάρτημα, και απομνημονεύει αυτές τις θέσεις συντεταγμένων. Ο χειριστής, ακόμη, τοποθετεί τις συνθήκες και λειτουργίες που χρειάζονται για ακριβή ανάγνωση του προγράμματος και κοπή του εξαρτήματος. Αυτός ο πίνακας ελέγχου μπορεί να διαιρεθεί σε γενικές περιοχές λειτουργίας και ελέγχου: ελέγχους κίνησης των αξόνων, έλεγχο τρόπου υπολογισμού θέσης, ελέγχους τροφοδοσίας, λειτουργικούς ελέγχους, αναφορές και ενδείξεις και αυτόματη ανατροφοδοσία (Σχ. 8) και (Σχ. 8α). (Σχ. 8) Ο πίνακας προετοιμασίας της μηχανής χρησιμεύει για τον εντοπισμό της θέση, του σύρματος (ηλεκτροδίου). (Castek, Ltd.) Κύρια Τμήματα 1. Έλεγχοι κίνησης αξόνων Αυτά τα πλήκτρα ελέγχου χρησιμοποιούνται όταν ο χειριστής θέλει να μετακινήσει με το χέρι την τράπεζα της μηχανής (άξονας ΧΥ) ή την κεφαλή (άξονας UV). 2. Έλεγχος τρόπου υπολογισμού θέσης Αυτός ο διακόπτης καθορίζει τον τρόπο λειτουργίας που επιλέγεται από τον χειριστή. α. Οι τρόποι διόρθωση (edit), μνήμη (memory), ΜDI και ταινία (tape) χρησιμοποιούνται για εκτέλεση των αντίστοιχων λειτουργιών όταν ο χειριστής εργάζεται με το πρόγραμμα του εξαρτήματος. β. Οι τρόποι βαθμωτή τροφοδοσία (incrementa1 feed) και jog χρησιμοποιούνται για τοποθέτηση της μηχανής με το χέρι. 32