З історії електроіскрової обробки матеріалів
До 100-річчя Б.Р. Лазаренко
З Haistory Electrospark Processing of Materials Суммаризуючи результати 1-го міжнародного симпозіуму завдали electrospark metal processing and held in Prague in 1960 B.Lazarenko oznámiв, що USSR був undoubtedly lead in the at that time. Electrospark машини, створені за USSR overpowered її іноземні аналоги. Багато спеціалістів з 11 country took park в symposium.
Б.І. Ставицький, к.т.н., с.н.с., лауреат Ленінської премії, Головний конструктор електроіскрового обладнання електронної промисловості (Україна)
Перший міжнародний симпозіум з електроіскрової обробки металів
Учасникам симпозіуму було продемонстровано оригінальну електроіскрову установку чехословацького Інституту автоматизації та механізації (ВУМА) BQD-4, призначену для одночасної обробки 30 струмків прокатного валу діаметром до 350 мм і довжиною до 1700 мм (рис. 1).
Вона працює автоматично і через 8 годин видає остаточно оброблений прокатний вал. Установка має триконтурну схему, як міжелектродне середовище використовується звичайна промислова вода, експлуатація електрично безпечна. Берлінський завод Герман-Шлімме представив аналогічну установку для електроіскрової обробки струмків прокатного валу (рис. 2).
Товариство промислової електроніки (AGIE) ознайомило учасників симпозіуму з новою моделлю електроіскрової установки SIP-AGIE для прецизійних робіт (рис. 3).
У ній успішно поєднуються досягнення електроніки з оптичними вимірювальними приладами. На базі столів оптичних координатних машин фірми SIP створено автоматичне встановлення SIP-AGIE, що має такі технічні характеристики:
Ця ж фірмадемонструвала ще дві електроіскрові установки: універсальну ПЛ-6 для виконання електроіскрових робіт та БКУ-12 для обробки великих заготовок, головним чином кувальних штампів.
Швейцарська фірма «Шарміль» демонструвала електроіскрову установку для виконання важких робіт «Елерода Д-15» потужністю 30 кВА, максимальною площею заготовки, що обробляється, до 1080 х 470 мм і максимальною продуктивністю до 4000 ммі/хв.
Японська Фірма «Ікегай» розробила та випускає установки електричної дії – Д-5 для виготовлення отворів діаметром 0,5–150 мм та глибиною 10–100 мм. Максимальний хід шпинделя – 500 мм, швидкість обробки сталі – 1,5 г/хв. Більш потужна установка S-12 призначена для виготовлення штампів, у тому числі карбідних.
Електрична фотографія — нове застосування іскрового електричного розряду в електротехніці.
Англійська фірма "Ронео" випустила електронну фотограверну машину для виготовлення електроіскровим способом трафаретів, що використовуються для друкарського відтворення напівтонових оригіналів (рис. 4).
Для отримання друкарського трафарету електроіскровим способом оригінал та трафаретний лист з струмопровідним покриттям закріплюють на двох барабанах, розміщених на одній осі. Рахунок оригіналу здійснюють за допомогою фотопомножувача, змонтованого в рухомій каретці. У каретці встановлено іскровий механізм, що відтворює, що створює трафаретну сітку. Ним керує фотомножник, який зчитує зображення через електронну апаратуру. Щоб трафарет точно передав на папері тональність зображення, що копіюється, кількість отворів постійного розміру, що виготовляються електроіскровим відтворюючим механізмом в трафаретному листі в одиницю часу, має бути пропорційно коефіцієнтущільності струму копіюваного зображення.
Відкориговані та перетворені коливання фотоструму подають на кільцевий модулятор, де їх накладають на несучу частоту (20 кГц), модулюють по амплітуді, посилюють і подають на електрод іскрововідтворювального механізму. Таким чином, кількість отворів, що виготовляються в трафареті, коливається від одного отвору за секунду для білого поля і до 12000 отворів за секунду для суцільної чорної поверхні оригіналу, де трафарет повинен пропускати максимум фарби. Характеристики установки: швидкість обертання барабанів – 200 об/хв; швидкість переміщення каретки - 64 мм/хв; час розгортки оригіналу шириною 20 см - 20 хв. Лінеатура растру 200 рядків/див. Переваги електроіскрового способу відтворення напівтонових оригіналів перед ручним або фотохімічним:
Електроіскрова фотогравірувальна машина «Стенофакс» фірми «Таймс факсимиле Корпорейшн» призначена для виготовлення трафаретів, що використовуються при відтворенні оригіналів напівтонів (рис. 5). За своїми конструктивними даними ця машина трохи простіше, ніж установка фірми «Ронео»: вона має лінеатуру растру 55 ліній/див. Трафарети, виготовлені машиною «Стенофакс», забезпечують досить відтворення контрастних напівтонових ілюстрацій.
Час виготовлення одного трафарету не перевищує 6 хв. Допоміжний час (час на встановлення нового оригіналу, нового шаблонного листа та зняття готового трафарету) у сумі не перевищує однієї хвилини. Трафарети виготовляють із листів спеціальної вінілової пластмаси, покритої струмопровідним порошком. Кожен такий трафарет під час роботи на стандартному устаткуванні допускає виготовлення 1000 високоякісних відбитків. У випадку, коли потрібен лише один відбиток оригіналу, що відтворюється, замістьпластмасового листа використовують спеціальний папір і протягом 3 хв отримують високоякісну копію оригіналу.
Швидке поширення за кордоном електроіскрової обробки металів пояснюється тим, що в цій галузі працює багато фахівців різного профілю, а також тим, що низка фірм розробляють і серійно випускають велику кількість електроіскрових установок. Для наукової розробки цього способу створюються спеціальні інститути (наприклад, Японський інститут дослідження способів обробки металів електричними розрядами) і організуються спеціальні фірми, що розробляють і серійно випускають електроіскрові установки.
Матеріал, викладений у цьому розділі, далеко не повним, він лише частково характеризує стан розвитку електроіскрової обробки матеріалів там у перше десятиліття після відкриття методу.
Навіть із наведеного далеко не повного матеріалу очевидно, що електроіскрова обробка металів як новий електричний процес починає формуватися в самостійну, дуже велику, нову область електротехніки.
На симпозіумі було представлено 15 доповідей. За результатами їхнього обговорення представнику СРСР Б.Р. Лазаренко та представнику англійської авіаційної компанії Ф. Гріффітсу було вручено меморіальні медалі Чеського політехнічного інституту за досягнуті успіхи в галузі розвитку технічних наук.
Більшість робіт, про які повідомлялося на симпозіумі, присвячувалися фізичним основам процесу електроіскрової обробки металів, але вони не були оригінальними щодо пояснення процесу та відомих положень теорії (у тому числі встановлених роботами винахідників способу).
Найцікавішою роботою у цій галузі є дослідження, виконане Інститутомтехнічної фізики АН ЧССР. В. Єрмох справедливо зазначив, що період створення нових конструкцій установок та технології буде ґрунтуватися на даних, отриманих фізиками. Він також вказав на низку недоліків у фізичних дослідженнях та звернув увагу учасників симпозіуму на необхідність створення більш строгих та універсальних фізичних методів. Робота симпозіуму показала, що найбільші успіхи у вивченні фізики процесу електроіскрової обробки металів належать фізикам Радянського Союзу.
Представник французького Національного центру наукових досліджень професор М.С. Брума узагальнив основні фізико-технічні вимоги, які мають бути пред'явлені до генераторів, що живлять іскровий проміжок. Він розглянув два запитання.
1. Якої величини напругу найрозумніше застосовувати для здійснення електроіскрової обробки? Очевидно, що вище напруга, то нижча точність обробки. За інших рівних умов з підвищенням напруги якість поверхні погіршується і значно збільшується відносне зношування оброблювального електрода.
2. Як залежить кількість матеріалу, що викидається від тривалості і потужності одиничного імпульсу, а також від частоти проходження імпульсів? Збільшення потужності і частоти розрядів збільшує ерозію анода, а збільшення тривалості імпульсу її зменшує. Отже, для збільшення продуктивності електроіскрової обробки необхідно одночасно оперувати частотою та тривалістю імпульсів, напругою та миттєвим значенням струму. М.С. Брума вирішив це завдання створенням схеми електричного мосту (рис. 6, а), одна з діагоналей якого утворює ланцюг «обробний електрод — заготівля», а інша своїми кінцевими точками підключена до генератора, що дає напругу значно менше 100При струмі в кілька ампер і змінної частоті 3-12 кГц. Зміна змінного струму низької напруги потужні полярні імпульси високої частоти здійснюється за допомогою кремнієвих діодів.
Робота цього генератора заснована на динамічній рівновазі моста: під час розрядів сумарна реактивність дорівнює нулю, і джерело дає максимальний струм; при контакті електродів (рис. 6 б) рівновага мосту порушується і тягне за собою виникнення реактансу, який автоматично обмежує силу струму, що підводиться джерелом живлення. Вся схема конструктивно виконана як концентричних циліндрів (рис. 6, в).
На англійській фірмі «Спаркатрон» побудований генератор із частотою обертання на 400 Гц, який використовує схему на кремнієвих випрямлячах, що подає на електроди, електричні уніполярні імпульси тривалістю 9·10 -4 с, при напрузі 22 В та середньому (регульованому) струмі до 150 А .
Підсумовуючи Перший міжнародний симпозіум з електроіскрової обробки металів та оцінюючи стан конструкторських розробок, Б.Р. Лазаренко зазначив, що СРСР йде, поза сумнівом, попереду в галузі створення оригінальних конструкцій електроіскрових установок, показники яких перевищують зарубіжний рівень. Для прикладу він називав електроіскрову установку ЕЛЕКТРОМ-15, створену ЦНІЛ-Електром АН СРСР, а також цілу групу електроіскрових прецизійних установок, створених ДС НДІ ДК СМ СРСР з електронної техніки.
Учасники симпозіуму на практиці ознайомилися з роботою найбільш досконалих конструкцій електроіскрових установок на Комбінаті твердих сплавів (м. Шумперк), де працює цех, повністю оснащений електроіскровими установками, розробленими Інститутом автоматизації та механізації (ВУМА), а потім у м. Брно на другій міжнародній. ярмарку, де низка країндемонстрували свої досягнення у галузі електроіскрової обробки. У Брно були представлені електроіскрові установки та процеси, розроблені в ЧССР, Польщі, Китайській Народній Республіці, Англії та Швейцарії.