Teknologifag

Gnistmaskinen

Åbn siden som PDF

Sænkgnistmaskinen består i hovedtræk af følgende:

• Generator
• Hydraulikaggregat for styring af erosionshovedet og vertikal akslen
• Maskindelen med koordinatbord
• Filterdel og væskebeholder for den dielektriske væske.

Koordinatbevægelse

På andre maskiner bevæger maskinhovedet sig i forhold til planet som er fast.

Til top

Arbejdshoved

På maskinstativet sidder arbejdshovedet. I arbejdshovedet er maskinens spindel lejret og Z-aksebevægelsen kan bevæges op og ned.

Spindlens udformning er oftest rund eller firkantet. Måden som spindlen er lejret på, er også forskellig.

På nogle maskintyper anvendes hydrostatisk lejring, det vil sige at spindlen bliver styret i et oliekammer opdelt i fire rum. Trykket fordeler sig ens, og spindelen er meget nøjagtigt styret. Dette system har den fordel, at der ingen slidtage forekommer på spindelen.

Op- og nedbevægelsen af spindelen kan foregå elektrisk eller hydraulisk. På Deckel maskinen er det en elektrisk servomotor, som styrer spindelbevægelsen.

Uanset måden, bevægelsen foregår på, skal der være indbygget en elektronisk følsomhed i bevægelsen, som måler arbejdsspændingen.

Til top

Arbejdskar

Arbejdskarret kan have forskellige udførelser, nogle kan åbnes fra to eller tre sider, andre er karret en lukket enhed, der kan hæves og sænkes.

I karret skal der være en niveaukontrol. Denne skal stilles således, at væsken er 30 til 40 mm over emnet. Hvis væskeniveauet falder afbrydes gnistprocessen.

I forbindelse med arbejdskarret skal der være en temperaturkontrol som skal slå fra hvis temperaturen bliver for høj, den bør ikke overstige 50°C.

Ved for høje temperatur forskelle fra start til slutfasen vil maskine og emne udvide sig. F.eks. vil et koordinatbord på 500 mm i længde udvide sig ca. 0.2 mm ved 35°C´s stigning i temperaturen.

(Varmeudvidelseskoeficient for stål/støbejern og temperaturforskel er 1mm pr.° pr 100 mm).

Til top

Dielektrikumbeholder

Dielektrikum beholderen kan enten være indbygget i maskinstativet eller kan stå ved siden af maskinen. Størrelsen på beholderen er afhængig af generator størrelsen og af kølebehovet, nogle maskiner er forsynet med kompressorkøling.

Til top

Generator

For at gnistbearbejdning kan finde sted, er det nødvendigt, at strømkilden er jævnstrøm. Vekselstrømmen som er i ledningsnettet, skal omformes i en generator til en pulserende jævnstrøm.

Som det fremgår af illustrationen, består jævnstrømmen af rektangulære spændingsimpulser. Disse impulser kan varieres, så det er muligt at tilpasse impulserne til enhver arbejdsgang.

Spændingsimpulser

Er hvor høje impulserne skal være før elektroden er i indgreb. Værdien aflæses på generatorens voltmeter.

Den spænding som måles kaldes naturligvis tomgangsspænding. Tomgangsspændingen kan variere fra maskine til maskine og svinger fra 60 til 270 V.

Brændtid

Er hvor brede impulserne skal være og angives i mikrosekunder, ms. Disse kan også variere fra maskintype, og varieres fra 0 til 3000 ms. Nogle bruger værdierne direkte, andre benytter talværdier men det dækker over det samme. Forskellige navne er der også for den samme tid.

F.eks. Impulstid
• Impulsbredde
• Impulsvarighed
• Brændtid

Hvor stor afstanden mellem impulserne skal være, afgøres af pausetiden, hvor strømmen er afbrudt. Afstanden angives som regel i et procenttal i forhold til brændtiden.

Pausetiden betegnes tau

Til top

Repetitionstid

Er tiden fra starten af en impuls til den næste, kaldes impulstid.

• Brændtiden = 100 µs
• Pausetiden = 25 µs
• Repetitionstid = 125 µs

Dette betyder at brændtiden varer 80% og pausen 20% af en periode.

• UG = Spænding (gnist)
• UG0 = Tomgangsspænding
• tr = Repetitionstid
• tp = Impulstid
• to = Pausetid ( skal altid være mindst 5% af tp
• V = Volt

De rektangulære spændingsimpulser UG0×tp. Når elektrodeafstanden er passende, opbygges den ledende "bro" i tiden td, der kaldes udladningsforsinkelse. Udladningsforsinkelsen kan ikke måles, men anskueliggøres ved td.

På grund af den opbyggede "bro" flyder strømmen Ige, men samtidig falder spændingen til højden UA. Nu vil ioner og elektroner begynde at bombardere elektroderne. Dette sker i udladningstiden te, som næsten er identisk med tp. I perioden vil strøm og spænding skiftevis stige og falde lidt, hvorfor man angiver en middelspændingsværdi Ugm og en middelarbejdsstrøm Igm.

For at gnisten kan springe kræves en vis spænding. Arbejdsspændingen UA - skal altid være over 25 V - samt en arbejdsstrøm IA - der næsten vil være lig med IGm.

I hver arbejdsimpuls ligger også en udladningsenergi We, som måles i milliwattsekunder (mWs) pr. "gnist". Værdien af We er ca. Uge×Ige×te

Uge = middeludladningsspændingen. Den er fysisk bestemt og skal teoretisk udregnes. Den kan ikke aflæses og anvendes ikke i praksis. Da den ligger mellem 20 - 30 V, kan vi anvende en konstant (k) » 25 V.

I praksis skal man, for at undgå mikrorevner, holde udladningsenergien (We ) under 1000 m Wsek. = 1 mWs.

Ved en impulstid, tp, på 100 m sek. og derover vil der altid opstå mikrorevner, men i meget varieret antal og dybde alt efter hvilket materiale man gnistbearbejder.

Begge skitser skal anvendes, idet det sker samtidigt. Øverst er spændingsimpulserne UGo og tp . Når elektrodeafstanden er passende, opbygges den "ledende" bro. Det sker i tiden td . Strømmen IGe flyder. Samtidig falder spændingen UG til UA , nemlig arbejdsspænding. Elektroner og ioner begynder at bombardere plus- og minuspoler. Dette sker i udladningstiden te .

I denne periode vil strømmen stige og falde lidt. Det angives derfor som en middelarbejdsspænding UGm og en middelarbejdsstrøm IA .

For at gnisten kan springe, kræves en vis spænding. Arbejdsspændingen skal altid være over 25 V. Arbejdsstrømmen IA skal være næsten lig med middelarbejdsspændingen UGm .

Til top