مزایای ماشین كاری به روش اسپارك عبارت است از :
- چون تماس بین قطعه كار و الكترود وجود ندارد ایجاد دیواره های نازك و اشكال ظریف امكان پذیر است .
- عموماً می توان قطعات با شكل پیچیده را ماشین كاری كرد .
- نرخ ماشین كاری وابسته به سختی قطعه كار نبوده و متناسب با نقطعه ذوب قطعه كار است . بنابراین موادی كه قابلیت ماشین كاری كمی دارند مثل كاربیت های سمانته و فولادهای ابزاری ابكاری شده را میتوان ماشین كاری كرد .
- ماشین كاری بدون پلیسه است .
غالباً برای ساخت انواع قالب ها از اسپارك استفاده می شود . قالب های تزریق پلاستیك , قالبهای اكسترود , آهنگری و دایكاست فقط موارد محدودی از انواع قالبهای ساخته شده با این روش هستند . ضمنا از این روش مستقیماً در خط تولید استفاده می شود .
روش كار :
گرچه برخی از دستگاههای اسپارك قادرند در چند محور حركت كنند ولی غالب این دستگاهها دارای یك كلگی هستند كه الكترود به آن وصل شده است و با یك سیستم سرو كنترل فقط در جهت عمودی حركت می كنند.
علامت پلاریته منفی حاكی از ان است كه قطب منفی منبع تغذیه به الكترود وصل شده است .
اگر كلگی بدون كنترل به سمت پایین حركت كند با قطعه كار برخورد كرده و بین آن وقطعه كار اتصال كوتاه ایجاد میشود . سرو سیستم كنترل حركت كلگی مانع این امر شده و با مقایسه ولتاژ بین الكترود و قطعه كار با یك ولتاژ مرجع مانع نزدیكی بیش از حد این دو و ایجاد اتصال كوتاه میشود . اگر ولتاژ بین الكترود وقطعه كار بیش از ولتاژ مرجع باشد كلگی به سمت پایین میرود و اگر كمتر شود برمی گردد . محرك كلگی یك جك هیدرولیكی یا یك سرو موتور است . در حین اسپارك و با خورده شدن قطعه كار فاصله بین آن و الكترود زیاد می شود و بنابراین ولتاژ بین آنها افزایش می یابد . سیستم كنترل كلگی را آن قدر پایین می آورد تا این ولتاژ مساوی ولتاژ مرجع شود . بدین ترتیب در تمام طول ماشین كاری فاصله هوایی بین الكترود و سطح ماشین كاری شده قطعه كار ثابت باقی می ماند . وقتی الكترود تا عمق از پیش تنظیم شده در قطعه كار فرو رفت استپ دستگاه عمل كرده و كلگی را بیرون می كشد .
مكانیزم كنده شـــــــــــــــدن فـــــــلز:
پالس های مربعی شكل DC توسط یك جریان مستقیم به دو سر قطعه كار و الكترود اعمال میشوند . در حالت ایده آل هر پالس یك جرقه تولید میكند . جرقه در محلی كه مقاومت الكتریكی كمتر است تولید می شود . بر اثر جرقه ها كل سطح تقابل قطعه كار و الكترود خورده می شود . اساس تكنولوژی منابع تغذیه ماشین های اسپارك تولید امواج مربعی نسبت به زمان است . متغیرها , زمان قطع و وصل پالس و ماكزیمم جریان می باشد .
البته آنچه در عمل اتفاق می افتد پیچیده تر است . وقتی كه الكترود از قطعه كار فاصله دارد ولتاژ برابر ولتاژ مدار باز , یعنی در حدود 100 ولت است . با نزدیك شدن الكترود به قطعه كار در محلی كه كمترین فاصله وجود دارد دی الكتریك شروع به یونیزه شدن میكند . در نتیجه جریان ایجاد شده و افزایش می یابد و ولتاژ تا حدود 35 ولت كاهش می یابد . بدین ترتیب یك جرقه زده می شود . فـــــاصله الكترود و قطعه كار در محلی كه جرقه زده میشود بین 01/0 تا 04/0 میلی متر است . با هر جرقه ای حفره كوچكی (هم در سطح الكترود و قطعه كار) از طریق ذوب و تبخیر مواد ایجاد می شود . زمان وصل پالس را می توان به زمان یونیزه شدن , زمان جرقه و زمان دی یونیزه شدن تقسیم كرد . زمان قطع پالس به ذرات اجازه می دهد توسط جریان دی الكتریك شسته شده و دور شوند و سیال یونیزه شده با سیال تازه جایگزین شود .
زمان قطع پالس باید از زمان دی یونیزه شدن بزرگتر باشد تا مانع تداوم جرقه در یك نقطه شود وضعیتی كه به آرگ DC (چسبیدن الترود) گفته می شود .
منبـــــــــــــــــــع تغذیه :
منابع تغذیه دستگاههای اسپارك از انواع خازنی-مقاومتی( RC ) و انواع لامپ های خلا به انواع ترانزیستوری كه درحال حاضر از آنها استفاده می شود تكامل یافته اند . از منابع RC هنوز هم برای سوراخ كاری سوراخ های قطر پایین استفاده می شود . تمایل به استفاده از ترانزیستورهای MOSFET به دلیل توانایی سویچینگ سریع این نوع ترانزیستورها در قدرت های بالا گسترش می یابد . در منابع تغذیه پیشرفته امكان تنظیم مستقل زمان قطع و وصل پالس ها وجود دارد . محدوده این زمان ها عموما بین 2تا1000 میكرو ثانیه است . كل انرژی هر جرقه مجزا متناسب با حجم مكعب مستطیلی است كه اضلاع آن زمان , جریان و ولتاژ است . البته منظور از زمان , زمان موثر یعنی زمان بعد از یونیزاسیون است . قطر حفره ایجاد شده تقریبا متناسب با جریان اعمال شده و عمق آن تقریبا متناسب با زمان وصل پالس است . نرخ ماشین كاری در یك منبع تغذیه 125 آمپری از تقریبا صفر در پرداخت تا حداكثر 410 میلیمتر مكعب بر دقیقه تغییر می كند . یك منبع تغذیه 400 آمپری می تواند تا 4350 میلی متر مكعب بر دقیقه ماشین كاری كند . باید توجه داشت كه افزایش نرخ ماشین كاری ( با افزایش جریان ) خطی نیست . در یك منبع تغذیه استاندارد در آن واحد فقط یك جرقه ایجاد می شود . بنابراین افزایش تعداد الكترود ها باعث افزایش راندمان نمی شود . اصطلاح چند راهه است . چنین منبعی در واقع تركیبی از چند منبع جریان كم در یك دستگاه است كه امكان چندین جرقه همزمان در الكترودها را فراهم می كند ( در هر الكترود در آن واحد فقط یك جرقه ) .
با گسترش استفاده از منابع تغذیه solid state كاربرد پلاریته مثبت ( اتصال قطب مثبت منبع تغذیه به الكترود ) بیش از گذشته عمومیت یافته است . در بعضی از منابع تغذیه در فواصل معینی یك پالس معكوس ایجاد می شود تا حتی الامكان مانع چسبیدن الكترود و قطعه كار ( آرك DC ) شود مثلا به ازای هر 15 پالس معمولی یك پالس معكوس ایجاد می شود . منابع تغذیه بر حسب ظرفیت جریان از 10 تا 1000 آمپر طبقه بندی می شوند .
بافت سطح :
سطح اسپارك شده خصوصیات منحصر به فردی دارد و از حفره های زیادی كه اندازه یكسانی دارند تشكیل می شود . بر خلاف سطوح حاصل از ماشین كاری سنتی جهت ماشین كاری , اثری بر جای نمی گذارد . چون اندازه حفره ها بستگی به انرژی هر جرقه دارد و انرژی هر جرقه در محدوده وسیعی قابل تغییر است بنابراین پرداخت سطح حاصل از اسپارك در محدوده ra=0/2,12/5 μm تغییر میكند .
اثرات متالوژیكی و شیمیایی :
سطح اسپارك شده به دلیل سرد بودن قطعه كار و وجود دی الكتریك كوئینج می شود . ضخامت لایه متأثر از اسپارك نسبتاً نازك است . ( در خشن كاری 13/0 و در پرداخت 01/0 میلی متر )
كیفیت سطح :
درجه مطلوب بودن سطح حاصل از اسپارك همواره عامل نگرانی بوده است . هر دو لایه حرارت دیده و ذوب شده تحت تنش كششی هستند . در لایه ذوب شده ممكن است ترك های مویی ظاهر شود و شروعی بر آسیب كلی قطعه كار باشند . سئوالی كه باید جواب داد این است كه آیا امكان انتشار ترك سطحی در كل حجم قطعه كار وجود دارد . و اگر لازم است آیا لایه برداشته شود چطور می توان این كار را انجام داد .
شات بلاست مقدار كمی از لایه ذوب شده را برداشته و استحكام خستگی را افزایش می دهد .
برای بهبود كل استحكام خستگی قطعه , هر دو لایه حرارت دیده و ذوب شده باید برداشته شوند . عام ترین روش انجام این كار پولیش و روش الكترومكانیكی است .
الكترودها :
قیمت الكترود معمولا عمده ترین بخش از كل هزینه ماشین كاری به روش EDM است .
برای انتخاب بهترین جنس الكترود و شرایط ماشین كاری , لازم است قیمت مواد , قیمت ساخت , مقدار سایش و هزینه تعمیر و اصلاح الكترود به دقت محاسبه شود .
سایش :
نقطه ذوب بیش ترین نقش را در تعیین مقدار سایش دارد نرخ سایش الكترود بر حسب سایش انتهایی , سایش لبه ها و سایش گوشه ها بیان می شود .
مواد :
مواد الكترودها عمدتا از :
- گرافیت
- مس
- آلیاژ مس تنگستن و نقره تنگستن
- مس گرافیت
- برنج
- فولاد
- تنگستن
ساخت الكترودها :
الكترودها عمدتاً با روش تراش , فرز , وایركات و دیگر ماشین ابزار و استفاده گسترده گرافیت در ساخت الكترود سهولت ماشین كاری آن است . طراحی سیستم های ابزار بر اساس این فرض است كه الكترود بدون جدا شدن از هلدر آن ماشین كاری شود .
اتصال و تنظیم الكترود :
الكترود باید طوری ساخته شده باشد كه بتوان الكترود های با دنباله استاندارد را به آن وصل كرد . در جریان تعمیر یا ساخت الكترود نیز همین پایه و دنباله باید مبنای ماشین كاری و ساخت الكترود باشد . در صورت باز كردن الكترود از جای خود یا تغییر موقعیت آن مثلا برای تست ابعادی باید بتوان آن را دقیقاً به وضعیت اولیه برگرداند .
سیال دی الكتریك :
مایع دی الكتریك هادی جرقه است و تحت ولتاژ اعمال شده باید یونیزه شود الكترود و قطعه كار توسط آن خنك می شوند , ذرات ریز حاصل از اسپارك را شسته و با خود می برد . دی الكتریك خوب باید ویسكوزیته پایین , نقطعه اشتعال بالا و قیمت كم داشته باشد .
اسپارك عمودی CNC :
اسپارك های cnc سه محوره و حتی شش محوره ساخته شده كه مثل فرز cnc با الكترود كروی كوچكی می تواند انواع سطوح پیچیده را ماشین كاری كنند .
مزایای اسپارك های CNC :
- تعیین موقعیت الكترودها نسبت به نقاط مرجع .
- ایجاد چند حفره در قطعه كار با پارامترها های اسپارك یكسان .
- تعدیل و اصلاح سایش الكترود با تنظیم تماس آن روی سطوح مرجع .
- كنترل قطعه كار بدون باز كردن آن با نصب پروب هایی در نشیمن گاه الكترود .
- امكان تنظیم سریع دستگاه برای قطعه كار و الكترود خاصی بر اساس نرخ ماشین كاری یا درجه پرداخت سطح .
- امكان ذخیره سازی و استفاده مجدد از اطلاعات مربوط به مقدار افست الكترود در مواردی كه محور الكترود منطبق بر محور نصب الكترود نیست خطای چرخش الكترود را نیز می توان اصلاح كرد .
- وجود چند سیستم مختصات برای قطعاتی با موقعیت های خطی و دورانی مختلف .
- امكان ایجاد افست های كوچك و بزرگ با الكترودهای شبیه فرز برای خشن كاری و پرداخت .
ارسال نظر برای این مطلب
اطلاعات کاربری
ارتباط با ماشین آلات صنعتیلینک دوستان
آرشیو
پیوندهای روزانه
آمار سایت