15_Drazarka_programowanie.pdf

Politechnika Pozna ń ska

Instytut Technologii Mechanicznej

Laboratorium

Obrabiarki CNC

Nr 15

Programowanie elektrodr ąŜ arki drutowej

Opracował:

Dr inŜ. Wojciech Ptaszyński

Poznań, 2008-11-12

1. Cel ć wiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z obróbka elektroerozyjną oraz programowaniem

obróbki na przykładzie elektrodrąŜarki drutowej ROBOFIL 240SLP firmy Agie Charmilles.

2. Obróbka elektroerozyjna

2.1. Podstawy fizyczne

W obróbce elektroerozyjnej usuwanie materiału z części obrabianej następuje w wyniku

erozji elektrycznej zachodzącej w czasie wyładowań elektrycznych pomiędzy elektrodami

zanurzonymi w dielektryku płynnym. Jedna z elektrod jest materiał obrabiany, a drugą –

erodą, nazywana teŜ elektrodą roboczą. Obróbce elektroerozyjnej podlegają materiały,

których elektryczna przewodność właściwa jest większa od 10 -2 S/cm tj. wszystkie metale i

ich stopy oraz duŜa grupa materiałów niemetalowych i kompozytowych z ceramicznymi

włącznie.

Obecnie moŜna wyróŜnić dwie główne odmiany obróbki elektroerozyjnej, a mianowicie:

drąŜenie wgłębne EDM (Electrical Discharge Machining) i wycinanie drutem WEDM (Wire

Electrical Discharge Machining). Odmiany te róŜnią się postacią elektrod i ich kinematyką,

zakresem zastosowań oraz warunkami obróbki.

Przebieg wyładowania elektrycznego miedzy elektrodami zanurzonymi w dielektryku

płynnym przedstawiony jest w uproszczeniu na rys. 1. Po przyłoŜeniu napięcia do elektrod w

szczelinie między elektrodami powstaje niejednorodne i zmienne w czasie pole elektryczne o

znacznym natęŜeniu (10 5 – 10 6 V/cm). Napięcie to zaleŜy od odległości między drutem i

przedmiotem obrabianym, elektrycznych właściwości izolacyjnych dielektryka, stopnia

zanieczyszczenia szczeliny (rys. 1a).

Rys. 1. Fizyczne zasady obróbki elektroerozyjnej

Na początku procesu wprowadzane jest silne pole elektryczne i, w punkcie gdzie

odległość między elektrodą a przedmiotem jest najkrótsza, wytwarza ono największa

koncentrację jonów dodatnich i ujemnych (rys. 1b). Pod działaniem tego pola elektrony i

wolne jony dodatnie sa przyspieszane do wysokich prędkości i bardzo szybko tworzy

zjonizowany kanał, który przewodzi elektryczność (rys. 1c). Na tym etapie moŜe płynąc prąd

i powstaje między elektrodami, powodując nieskończona ilość zderzeń między cząsteczkami.

Jednocześnie powstaje pęcherzyk gazu wskutek parowania materiału elektrod i dielektryka i

jego ciśnienie roŜnie, aŜ osiąga bardzo wysoka wartość. Tworzy się obszar plazmy, który

bardzo szybko osiąga bardzo wysokie temperatury, w zakresie 8000 do 12000 °C, i

temperatura ta rośnie pod wpływem ciągle narastającej ilości zderzeń, powodując chwilowe

lokalne stopienie pewnej ilości materiału na powierzchni obu elektrod (rys 1d). Gdy prąd

zostanie odcięty, nagłe zmniejszenie temperatury powoduje implozję pęcherzyka , w wyniku

czego powstają siły dynamiczne, które powodują wyrzucenie stopionego materiału z krateru

(rys. 1e). Zerodowany materiał ulega ponownemu skrzepnięciu w dielektryku w postaci

małych kulek, które jako zanieczyszczenie są usuwane przez przepływający dielektryk

(rys. 1f).

Erozja na elektrodzie i przedmiocie obrabianym jest asymetryczna i zaleŜy głównie od

biegunowości, przewodności cieplnej, temperatury topnienia materiałów, czasu trwania i

intensywności wyładowań oraz od prędkości przesuwu drutu. Ta erozja jest nazywana

zuŜyciem, gdy ma miejsce na drucie, natomiast, gdy ma ona miejsce na przedmiocie

obrabianym wtedy jest nazywana usuwaniem materiału.

2.2. Wycinanie elektroerozyjne

Wycinanie elektroerozyjne (WEDM) jest odmianą obróbki elektroerozyjnej, w której

elektroda jest drut o średnicy 0.02 – 0.5 mm z mosiądzu, miedzi, wolframu, molibdenu lub

drutu z pokryciem, np. mosiądz ocynkowany. Przedmiot obrabiany mocowany jest na stole a

drut przesuwany jest przez układy napędowe sterowane numerycznie. Ze względu na zuŜycie

elektroerozyjne drutu jest on przewijany ze szpuli do pojemnika z prędkością 0.5 – 20 m/min.

W celu zapewnienia duŜej dokładności cięcia drut jest napinany siła 5-20N.

Nadając drutowi złoŜone ruchy moŜliwe jest wycinanie bardzo skomplikowanych

kształtów.

Do podstawowych cech WEDM naleŜą:

- uniwersalność elektrod – drut o stałej grubości,

- eliminacja konieczności uwzględniania zuŜycia elektrody roboczej przy projektowaniu

procesu obróbkowego,

- moŜliwość wykonywania skomplikowanych kształtów o bardzo małych wymiarach,

- wysoka elastyczność obróbki,

- wysoka dokładność obróbki oraz wysoka gładkość powierzchni (Ra2,5),

- niewielkie zmiany warstwy wierzchniej (do 0,02mm),

- moŜliwość cięcia bardzo twardych materiałów.

Jak juŜ wspomniano w drąŜarkach drutowych jedną z elektrod jest przedmiot obrabiany

natomiast druga elektrodą jest przesuwający się drut, który jest utrzymywany pomiędzy

dwoma prowadnikami zamocowanymi w głowicach górnej i dolnej (rys. 2).

W czasie pracy odległość pomiędzy górną i dolna głowica jest stała. Natomiast dzięki

osobnym napędom głowica górna i dolna mogą poruszać się niezaleŜnie, co umoŜliwia

wykonywanie obróbki z pochylonym drutem.

Aby zapewnić duŜą dokładność obróbki zuŜycie drutu jest kompensowane przez

odwijanie go ze szpuli.

Obecnie w elektrodrąŜarkach drutowych jako dielektryk najczęściej stosowana jest woda

zdejonizowana.

Na proces wycinania elektroerozyjnego maja wpływ następujące parametry:

- prędkość ruchu prowadnic (drutu),

- szybkość przesuwania drutu,

- biegunowość i wartość napięcia między drutem i przedmiotem obrabianym,

- przepływ dielektryka.

Płyta podawania

drutu

Głowica górna

Przedmiot

obrabiany

Głowica dolna

Silniki

serwonapędowe

Rys. 2. Budowa elektrodrąŜarki drutowej

2.3. Układ kinematyczny elektrodr ąŜ arki drutowej

ElektrodrąŜarka drutowa jest obrabiarką sterowana w 5 osiach. Cztery osie

odpowiedzialne są za ruch drutu (2 osi X, Y – głowica dolna, 2 osi U, V – głowica górna) a

piąta oś odpowiedzialna jest za pionowe ustawienie głowicy górnej – odległość głowicy

górnej od przedmiotu (oś Z).

Rys. 3. Układ osi drąŜarki drutowej

MoŜna wyróŜnić dwa typy ruchów wycinania:

- obróbka cylindryczna, gdy drut pozostaje w połoŜeniu pionowym przez cały czas

obróbki ścieŜki (osie X i U oraz Y i V pracują synchronicznie),

- obróbka stoŜków, gdy drut jest pochylony w czasie przesuwu. Pochylenie drutu

uzyskuje się przez przesuwanie górnej głowicy względem dolnej za pomocą adresów

U i V.

Rys. 4. Przykłady przedmiotów wykonanych na ektrodrąŜarce drutowej

3. Programowanie elektrodr ąŜ arki

3.1. Podstawowe adresy

Zapis programu obróbki elektrodrąŜarki ROBOFIL jest bardzo podobny do standardu

Fanuc. Tabela 1 przedstawia podstawowe adresy danych, a w tabeli 2 podstawowe adresy

współrzędnych. W tabeli 3 zawarto podstawowe adresy funkcji przygotowawczych (G) a w

tabeli 4 funkcji maszynowych.

Tabel a 1. Podst awowe adresy danych w programie ISO

Adres

Funkcja

Numer programu

Numer bloku programu

Funkcje maszynowe

X, P

Długość przerwy czasowej

Numer podprogramu

Liczba powtórzeń podprogramu

Oznaczenie ustawień

Numer offsetu narzędzia

Kąt obrotu układu współrzędnych

Współczynnik skali

Kąt pochylenia drutu

Tabel a 2. Podst awowe adresy współrzędnych w programie ISO

Adres

Wymiar

X, Y

Współrzędne dolnej głowicy

I, J

Współrzędne środka okręgu dla ruchu dolnej głowicy

Promień zaokrąglenia krawędzi

U, V

Współrzędne połoŜenia górnej głowicy

Współrzędna Z górnej głowicy

K, L

Współrzędne środka okręgu dla ruchu górnej głowicy

Promień zaokrąglenia krawędzi na górnej płaszczyźnie

Wysokość górnej płaszczyzny ruchu

PołoŜenie głównej płaszczyzny ruchu

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: