Projekt: ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ Téma: Elektroerozivní obrábění řezání drátovou pilou Obor: Nástrojař, Obráběč kovů Ročník: 1. Zpracoval(a): Pavel Rožek Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010
Obsah Elektroerozivní obrábění 3 Elektroerozivní řezání drátem 3 Upínání obrobků 4 Elektroerozivní hloubení 5 Konstrukce elektroerozivní hloubičky 6 Úběr materiálu 6 Dielektrikum 7 Nástrojové elektrody 7 Přednosti a nedostatky elektroerozivního hlobení a řezání 8 Literatura 8
1. ELEKTROEROZIVNÍ OBRÁBĚNÍ Jednou z nekonvenčních metod obrábění je elektroeroze. Podmínkou pro její aplikaci je, aby obrobek byl z vodivého materiálu. Tato metoda se nejčastěji používá při výrobě vstřikovacích forem na plasty, při výrobě střižných a lisovacích nástrojů a v neposlední řadě při obrábění problematicky obrobitelných kovů. Hodí se zvláště pro kusovou výrobu dílů se složitě tvarovanými dutinami, zahloubeními nebo zářezy s kalené ocely nebo slinutých karbidů. Rozlišujeme elektroerozivní hloubení (na hloubičkách), vrtání (na elektroerozivních vrtačkách) a na řezání na elektroerozivních řezačkách. Obr. 1: Elektroerozivní obrábění 2 ELEKTROEROZIVNÍ ŘEZÁNÍ DRÁTEM Eletroerozivní řezání se provádí rychle běžícím mosaszným drátem jako vyjiskřovací elektrodou. Úběr materiálu obrobku probíhá pomocí elektrických výbojů mezi elektrodou a obrobkem. Nástrojovou elektrodu tvoří tenký drát. Aby se předešlo jeho nadměrnému opotřebení, odvíjí se pomocí speciálního napínacího mechanismu. Drát je většinou měděný, pro větší průměry se používá mosazný a na velmi jemné řezy molybdenový o průměru 0,03 až 0,07 mm. Mezi nástrojovou elektrodou a obrobkem vznikají elektrické výboje. Nástrojová elektroda tvořená drátem je nástroj, který může odebírat materiál v každém směru a ve spojení s vhodným řídícím systémem je možné obrábět i velmi složité tvary.
Systém umožňuje naklopení nástrojové elektrody vzhledem ke svislé ose v rozsahu ±30. Obr. 2: Možnost práce s naklopením nástrojové elektrody Obr. 3: Zhotovení dílce naklopením nástrojové elektrody Pro zajištění automatického procesu obrábění jsou moderní stroje vybaveny automatickým vrtáním díry pro zavedení drátu, automatickým zavedením drátu na počátku práce do vyvrtané díry a adaptivním řízením. Při řezání drátovou elektrodou lze dosáhnout maximálního úběru materiálu 35 až 200 mm²/min. Důležité je, aby nástrojová elektroda vstupovala do místa řezání dokonale napnutá a vyrovnaná. 2.1 UPÍNÁNÍ OBROBKŮ K upínání obrobků se používají zvláštní přípravky nebo sestavy přípravků. Jsou uspořádány tak, aby mohlo celé vyřezávání proběhnout na jedno upnutí.
Obr. 4: Upnutí obrobku a vedení drátu
Obr. 5: Moderní konstrukce stroje pro řezání drátem Obr. 6: Ukázka výrobků řezáním drátovou pilou Obr. 7: Detail výrobku zhotovený řezáním drátovou pilou 3 ELEKTROEROZIVNÍ HLOUBENÍ Elektroerozivním hloubením se vytváří pomocí elektrody v obrobku dutina požadovaného tvaru. Tvar elektrody odpovídá buď úplně (při pohybu v jedné ose) nebo jen částečně ) při CNC řízení ve více osách) tvaru vytvářené dutiny.
Obr. 8: Elektroerozivní hloubení ve více osách 3.1 KONSTRUKCE ELEKTROEROZIVNÍ HLOUBIČKY Hloubička má podobnou mechanickou konstrukci jako konzolová frézka, má stojan s křížovým stolem a v horní části stroje svisle přestavitelnou hlavu s držákem nástroje. Hloubička je vybavena generátorem stejnosměrných elektrických impulzů 20V až 150 V s frekvencí 200 Hz až 500 Hz a hydraulickým systémem pro čerpání dielektrické (nevodivé) kapaliny a její čištění a chlazení. Obr. 9: Konstrukce elektroerozivní hloubičky 3.2 ÚBĚR MATERIÁLU Nástroj a obrobek se připojují na zdroj pulzujícího stejnosměrného napětí a přibližují se tak, až dojde mezi oběma elektricky vodivými materiály k výboji. Na konci elektrického impulzu zhasne elektrický oblouk a části materiálu obrobku i nástroje vypařené v místech konců oblouku zchladnou na malé pevné částečky, které odplaví dielektrická kapalina. Na povrchu obrobku tak vznikají drobné důlky.
Obr. 10: Úběr materiálu 3.3 DIELEKTRIKUM DielektrikumJako dielektrika se používají strojní olej, transformátorový olej, petrolej, destilovaná voda, deionizovaná voda a speciální dielektrika dodávaná výrobci strojů. Přívod dielektrika mezi obrobek a nástrojovou elektrodu, tzv. vyplachování, je možné realizovat několika způsoby: vnější vyplachování: nejčastěji se používá při obrábění dutin o větší hloubce; je vhodné použít jej v kombinaci s pulzním vyplachováním (viz dále);vnitřní tlakové vyplachování: dielektrikum je přiváděno otvorem v nástrojové elektrodě přímo do pracovního prostoru. Nevýhodou je menší tvarová přesnost boků vyráběné dutiny;vyplachování odsáváním: realizuje se odsáváním dielektrika dutinou v nástrojové elektrodě nebo v obrobku. 3.4 NÁSTROJOVÉ ELEKTRODY Jako nástroje se u elektroerozivního obrábění používají nástrojové elektrody, které jsou důležité z hlediska technického (určují přesnost rozměrů, jakost obrobené plochy a výkon obrábění) i ekonomického. Nástrojová elektroda se navrhuje a konstruuje pro každý případ obrábění samostatně. Náklady na její zhotovení činí až 50 % z celkových výrobních nákladů. Materiály pro výrobu elektrod: kovové: elektrolytická měď, slitina wolframu a mědi, slitina wolframu a stříbra, ocel, slitina chromu a mědi, mosaz; nekovové: grafit; kombinované: kompozice grafitu a mědi. Materiál nástrojové elektrody se volí podle materiálu obrobku, použitého stroje a relativního objemového opotřebení nástrojové elektrody.
Obr. 12: Ukázka výrobku elektroerozivním hloubením Obr. 11: Ukázka výrobku elektroerozivním hloubením 4 PŘEDNOSTI A NEDOSTATKY ELEKTROEROZIVNÍHO HLOUBENÍ A ŘEZÁNÍ Přednosti Možnost hloubení, vrtání a vytváření závitů v kalené oceli a slinutých karbidech, možnost vytvoření složitě tvarovaných dutin s velmi malým poloměrem zaoblením hran a velkou rozměrovou i tvarovou přesností, poměrně dobrá a stejnoměrná kvalita povrchu Nedostatky malý obráběcí výkon při dokončování s lepší kvalitou povrchu, nepřesnosti vlivem opotřebení elektrody, drahé strojní vybavení, změny struktury v povrchové vrstvě materiálu vlivem vysokých teplot.
POUŽITÁ LITERATURA 1. JOSEF DILLINGER A KOLEKTIV: MODERNÍ STROJÍRENSTVÍ PRO ŠKOLU A PRAXI, EUROPA SOBOTÁLES 2. Ing. JAROSLAV ŘASA, CSc., Ing. ZUZANA KEREČANINOVÁ: MM PRŮMYSLOVÉ SPEKTRUM- NEKONVENČNÍ METODY OBRÁBĚNÍ, M 2007/7 3. Internet: www.mmspektrum.com