PRZYKŁADY INNOWACYJNEGO WYKORZYSTANIA PRECYZYJNYCH OBRABIAREK ECM 1. WPROWADZENIE

Podobne dokumenty
Innowacyjne metody obróbki ECM. Innovative ECM varieties LUCJAN DĄBROWSKI 1 JERZY TOMCZAK 2

KSZTAŁTOWANIE MIKROELEMENTÓW OBRÓBKĄ ELEKTROCHEMICZNĄ I ELEKTROEROZYJNĄ

WYGŁADZANIE POWIERZCHNI IMPULSOWĄ OBRÓBKĄ ELEKTROCHEMICZNĄ

HYBRYDOWY GENERATOR DO MIKROOBRÓBKI ELEKTROEROZYJNEJ I ELEKTROCHEMICZNEJ 1. WPROWADZENIE

passion passion for precision for precision Wiertło Supradrill U

ZAAWANSOWANE TECHNIKI WYTWARZANIA W MECHATRONICE

WYBRANE PROBLEMY TECHNOLOGII ELEKTROCHEMICZNEJ I ELEKTROEROZYJNEJ MIKRO-NARZĘDZI 1. WPROWADZENIE

L a b o r a t o r i u m ( h a l a 2 0 Z O S )

SYSTEM HYBRYDOWEGO ELEKTROEROZYJNO- ELEKTROCHEMICZNEGO WYTWARZANIA MIKROELEMENTÓW (Informacja o wynikach projektu rozwojowego NR

WYNIKI REALIZOWANYCH PROJEKTÓW BADAWCZYCH

Obróbka elektrochemiczno-elektroerozyjna materiałów kompozytowych

ZAAWANSOWANE TECHNIKI WYTWARZANIA W MECHATRONICE

KSZTAŁTOWANIE ELEKTROCHEMICZNE ŁOPATKI SEKWENCJĄ PROCESÓW ECM - PECM 1. WPROWADZENIE

Obróbka elektrochemiczno-elektroerozyjna materiałów trudno obrabialnych

Urządzenie do badań obróbki elektrochemicznej z drgającą wielokierunkowo elektrodą roboczą

QM MILL & QM MAX nowa generacja japońskich głowic high feed.

PRÓBA WYKONANIA OSTRZY DŁUTAKA MODUŁOWEGO METODĄ WYCINANIA ELEKTROEROZYJNEGO

TOOLS NEWS B228P. Seria frezów trzpieniowych CERAMIC END MILL. Ultrawysoka wydajność obróbki stopów żaroodpornych na bazie niklu

PRZECIĄGACZE.

Wpływ przewodności cieplnej na wysokowydajną obróbkę elektroerozyjną

QM - MAX. Wysokowydajne frezy do obróbki kopiowej i kształtowej DIJET INDUSTRIAL CO., LTD

7. OPTYMALIZACJA PARAMETRÓW SKRAWANIA. 7.1 Cel ćwiczenia. 7.2 Wprowadzenie

Frezy kuliste Sphero-XR / Sphero-XF obróbka kształtów 3D opanowana do perfekcji

WIELOOSTRZOWE UZĘBIENIE O ZMIENNEJ GEOMETRII SZLIFOWANE W 5 PŁASZCZYZNACH NA PARĘ ZĘBÓW Z MONOLITU SPECJALNEJ STALI SZYBKOTNĄCEJ

QM - MAX. Wysokowydajne frezy do obróbki kopiowej i kształtowej DIJET INDUSTRIAL CO., LTD

Przygotowanie do pracy frezarki CNC

PIONOWE CENTRUM OBRÓBCZE CNC DIGIMA SMTCL VMC850B

BADANIA ROZPOZNAWCZE OBRÓBKI ELEKTROCHEMICZNEJ ELEKTRODĄ UNIWERSALNĄ WSPOMAGANEJ DRGANIAMI ULTRADŹWIĘKOWYMI

NIEKONWENCJONALNE METODY KSZTAŁTOWANIA MIKRONARZĘDZI WALCOWYCH

WIERTŁA TREPANACYJNE POWLEKANE

targów EMO. Ta nowa maszyna pozwala wiercić otwory chłodzące w tym samym etapie. Inne atuty EDBV8 to chroniony patentem łączony

KONSTRUKCJA HYBRYDOWYCH NARZĘDZI DO OBRÓBKI ELEMENTÓW OPTYCZNYCH. Grzegorz BUDZIK *, Sławomir SOŁTYS

STANOWISKO BADAWCZE DO SZLIFOWANIA POWIERZCHNI WALCOWYCH ZEWNĘTRZNYCH, KONWENCJONALNIE I INNOWACYJNIE

Węglikowe pilniki obrotowe. Asortyment rozszerzony 2016

QUADWORX CZTERY KRAWĘDZIE DLA WIĘKSZEJ WYDAJNOŚCI

MCU 450V[T]-5X. Wielofunkcyjne pięcioosiowe centrum obróbkowe.

WIERTŁA RUROWE nowa niższa cena nowa geometria (łamacz wióra)

WIERTARKA POZIOMA DO GŁĘBOKICH WIERCEŃ W W30-200

Seria Jubileuszowa. Rozwiązania informatyczne. Sprężarki śrubowe Airpol PRM z przetwornicą częstotliwości. oszczędność energii. ochrona środowiska

POZYCJONOWANIE NARZĘDZI W OBRÓBCE PIĘCIOOSIOWEJ Z WYKORZYSTANIEM SYSTEMU CAM HYPERMILL

Przykładowe rozwiązanie zadania egzaminacyjnego z informatora

Tendencje rozwojowe obróbki elektrochemicznej i niekonwencjonalnych metod hybrydowych

LASEROWA OBRÓBKA MATERIAŁÓW

UCHWYT HYDROPOWER O SMUKŁEJ KONSTRUKCJI I DUŻEJ SILE MOCOWANIA

Tematy prac dyplomowych inżynierskich kierunek MiBM

OBRÓBKA SKRAWANIEM DOBÓR NARZĘDZI I PARAMETRÓW SKRAWANIA DO FREZOWANIA. Ćwiczenie nr 6

ZB nr 5 Nowoczesna obróbka mechaniczna stopów magnezu i aluminium

Podstawy technik wytwarzania PTWII - projektowanie. Ćwiczenie 4. Instrukcja laboratoryjna

Tendencje rozwojowe wybranych niekonwencjonalnych procesów wytwarzania

NOŚNOŚĆ POWIERZCHNI A RODZAJ JEJ OBRÓBKI

Frezy nasadzane 3.2. Informacje podstawowe

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

Rajmund Rytlewski, dr inż.

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Frezy czołowe. profiline

Karta (sylabus) przedmiotu

WIERTARKA POZIOMA DO GŁĘBOKICH WIERCEŃ W80-250

Politechnika Poznańska Instytut Technologii Mechanicznej. Programowanie obrabiarek CNC. Nr 2. Obróbka z wykorzystaniem kompensacji promienia narzędzia

WPŁYW USTALENIA I MOCOWANIA KORPUSÓW PRZEKŁADNI TECHNOLOGICZNIE PODOBNYCH NA KSZTAŁT OTWORÓW POD ŁOŻYSKA

P R O F E S J O N A L N E FREZY PILNIKOWE Z WĘGLIKA SPIEKANEGO 1500 HV

TZL 420 TOKARKA KŁOWA PŁYTOWA STEROWANA NUMERYCZNIE

Materiały pomocnicze do projektowania TBM

WIERTŁA STOPNIOWE. profiline

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

Maszyny technologiczne. dr inż. Michał Dolata

PODSTAWY SKRAWANIA MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH

TCE 200 / TCE 250 TOKARKA KŁOWA STEROWANA NUMERYCZNIE

LASEROWA OBRÓBKA MATERIAŁÓW

Poradnik GARANT OBRÓBKA SKRAWANIEM wiercenie gwintowanie pogłębianie rozwiercanie dokładne cięcie frezowanie toczenie mocowanie

WYGŁADZANIE ELEKTROCHEMICZNO- ŚCIERNE WYBRANYCH STALI I STOPÓW METALI NIEŻELAZNYCH

Obróbka ubytkowa Material Removal Processes. Automatyka i robotyka I stopień Ogólno akademicki Studia stacjonarne

Karta (sylabus) przedmiotu

Obróbka Skrawaniem -

Z WĘGLIKA SPIEKANEGO WOLFRAMU 1500 HV PRZEZNACZONE DO PRACY W CIĘŻKICH WARUNKACH PRZEMYSŁOWYCH

PROJEKTOWANIE PROCESU TECHNOLOGICZNEGO OBRÓBKI

Okres realizacji projektu: r r.

UNI UNIWERSALNE EKONOMICZNE NIEZAWODNE. Wiertła pełnowęglikowe HPC FORMAT GT. OBOWIĄZUJE DO r. 4,5.

MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA OBRÓBKI ELEKTROCHEMICZNEJ WSPOMAGANEJ ULTRADŹWIĘKAMI W OPERACJACH WYKAŃCZAJĄCYCH POWIERZCHNI KRZYWOLINIOWYCH.

Obróbka elektrochemiczna stan badań i kierunki rozwoju

FOR COMPOSITE MATERIALS IN AIRCRAFT INDUSTRY DO MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH W PRZEMYŚLE LOTNICZYM

CZAS WYKONANIA BUDOWLANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCJI STALOWYCH OBRABIANYCH METODĄ SKRAWANIA A PARAMETRY SKRAWANIA

Narzędzia z tłumieniem drgań źródłem produktywności. Silent Tools

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI

Wybrane prace badawcze naukowców z Wydziału Metali Nieżelaznych AGH w zakresie technologii przetwórstwa metali nieżelaznych

Przedmiotowy system oceniania - kwalifikacja M19. Podstawy konstrukcji maszyn. Przedmiot: Technologia naprawy elementów maszyn narzędzi i urządzeń

Obróbka po realnej powierzchni o Bez siatki trójkątów o Lepsza jakość po obróbce wykańczającej o Tylko jedna tolerancja jakości powierzchni

T E M A T Y Ć W I C Z E Ń

CoroMill QD. Wysoka niezawodność frezowania rowków

Elektroerozyjne drążenie otworów o małych średnicach w materiałach o dużej przewodności cieplnej

Urząd Zamówień Publicznych Al. Szucha 2/4; Warszawa Faks: (022) Przesyłanie ogłoszeń on-line:

T E C H N I K I L AS E R OWE W I N Ż Y N I E R I I W Y T W AR Z AN IA

The development of the technological process in an integrated computer system CAD / CAM (SerfCAM and MTS) with emphasis on their use and purpose.

Centra. tokarskie DUGARD 200HT / 200MC. ze skośnym łożem DUGARD.

ELEKTROCHEMICZNE I ELEKTROCHEMICZNO - HYBRYDOWE METODY OBRÓBKI WYKOŃCZENIOWEJ POWIERZCHNI SWOBODNYCH 1. WPROWADZENIE 2. WYGŁADZANIE ELEKTROCHEMICZNE

Załącznik B ZAŁĄCZNIK. Wyroby/grupy wyrobów oraz procedury oceny zgodności stosowane w badaniach wykonywanych przez laboratorium akredytowane

WPŁYW WYBRANYCH PARAMETRÓW OBRÓBKI ELEKTROEROZYJNEJ NA CECHY POWIERZCHNI OBROBIONEJ

PROFESJONALNE PILNIKI OBROTOWE Z WĘGLIKA SPIEKANEGO PRZEZNACZONE DO WYSOKOWYDAJNEJ PRACY W CIĘŻKICH WARUNKACH PRZEMYSŁOWYCH

SPROSTAMY WSZYSTKIM WYZWANIOM

L a b o r a t o r i u m ( h a l a 2 0 Z O S )

Transkrypt:

Inżynieria Maszyn, R. 16, z. 4, 2011 precyzyjna obróbka elektrochemiczna, obróbka impulsowa ECM, aplikacje Lucjan DĄBROWSKI 1 Richard KELLER 2 Jerzy TOMCZAK 3 PRZYKŁADY INNOWACYJNEGO WYKORZYSTANIA PRECYZYJNYCH OBRABIAREK ECM W artykule przedstawiono przykłady wykorzystania precyzyjnych obrabiarek realizujących obróbkę elektrochemiczną, zwłaszcza szeroko rozumianych materiałów trudno obrabialnych. W prezentacji, oprócz obrabiarek uwzględniono także oprzyrządowanie oraz urządzenia pomocnicze, np. do przygotowania i filtrowania elektrolitu, mycia wstępnego i końcowego. Takie kompleksowe ujęcie zagadnienia pozwala uzyskać bardzo dużą dokładność wykonania i gładkość powierzchni po obróbce. Opracowania dokonano na przykładzie wybranych obrabiarek, zapewniających niezawodność produkcji na najwyższym poziomie, przede wszystkim w branży lotniczej i motoryzacyjnej. 1. WPROWADZENIE Obróbka ECM znajduje coraz szersze zastosowanie w procesach wytwarzania i znacząco wpływa na ich wydajność, chociaż wciąż zaliczana jest do obróbek niekonwencjonalnych [2],[3]. Z tego powodu w licznych ośrodkach naukowych uczelni i przemysłu prowadzone są intensywne prace mające na celu tworzenie obrabiarek do tej obróbki, wydajniejszych i dokładniejszych niż obecne [4]. W obróbce elektrochemicznej wykorzystywane jest zjawisko elektrolizy. Elektroda podłączona do źródła prądu stałego działa jak katoda (narzędzie). Przedmiot obrabiany to druga elektroda, spolaryzowana jako anoda. W elektrolicie, między katodą i przedmiotem obrabianym następuje wymiana ładunku, co powoduje bezstykowe roztwarzanie przedmiotu w wybranym jego obszarze. Tak tworzone są profile, rowki pierścieniowe, wyżłobienia lub otwory, wszystko o dużej dokładności. Usunięty materiał usuwany jest z elektrolitu jako wodorotlenek metalu. Obróbka jest realizowana niezależnie od mikrostruktury metalu lub jego twardości. Przedmioty obrabiane nie są narażone na temperaturowe lub mechaniczne naprężenia. Stosowane w praktyce przemysłowej warianty podano w tabeli 1. Narzędzie kształtujące elektroda robocza, nie ulega zużyciu w procesie obróbki i może służyć do wykonania wielu przedmiotów, zmniejszając w ten sposób koszty produkcji. 1 Politechnika Warszawska, Instytut Technik Wytwarzania 2 EMAG ECM GmbH, Gaildorf, Niemcy 3 ERALL, Warszawa

130 Lucjan DĄBROWSKI, Richard KELLER, Jerzy TOMCZAK Tabela 1. Stosowane odmiany obróbek elektrochemicznych Table 1. Different electrochemical machining in use Precyzyjna obróbka Obróbka elektrochemiczna (ECM) elektrochemiczna (PECM) katoda z posuwem i ruchem katoda nieruchoma katoda z posuwem oscylacyjnym operacja technologia operacja technologia operacja technologia DC (prąd prąd stały lub stały) lub wiercenie precyzyjne gratowanie ECM ECM pulsacyjna ECM ECM profilowanie pulsacyjna impulsowa wygładzanie powierzchni drążenie ECM impulsowa DC lub ECM impulsowa 2.5D grawerowanie drążenie DC lub ECM pulsacyjna DC lub ECM impulsowa polerowanie ECM pulsacyjna Rys. 1. Gniazdo kompleksowe obróbki elektrochemicznej Fig. 1. Complex electrochemical machining cell Jako zalety obróbki elektrochemicznej można wymienić: brak zużycia narzędzia (katody), co stanowi korzystne warunki do produkcji seryjnej, osiągalna chropowatość powierzchni Ra do 0,05 m, osiągalna duża dokładność wymiarowa, brak negatywnych efektów temperaturowych i mechanicznych, a w konsekwencji brak zmian w mikrostrukturze materiału, brak wpływu procesu na właściwości materiału,

Przykłady innowacyjnego wykorzystania precyzyjnych obrabiarek ECM 131 twardość, wytrzymałość, właściwości magnetyczne materiału pozostają niezmienne, możliwość obróbki małych i cienkościennych zarysów, prosty i bardzo wydajny proces obróbki przy braku konieczności późniejszego usuwania ostrych krawędzi lub polerowania, obróbka zgrubna, wykończeniowa i polerowanie odbywa się w jednej operacji, możliwość obróbki supertwardych stopów, możliwość równoczesnej obróbki makro i mikrostruktur. Samej obrabiarce stawiane są również wysokie wymagania dokładnościowe. Obróbka elektrochemiczna jest oferowana kompleksowo, tzn. że po poznaniu wymagań użytkownika proponuje się proces technologiczny oraz niezbędne urządzenia służące do przygotowania przedmiotów do obróbki ECM i do realizacji operacji końcowych (rys.1). 2. PROCES OBRÓBKI ELEKTROCHEMICZNEJ 2.1. USUWANIE ZADZIORÓW I ZAOKRĄGLANIE KRAWĘDZI Obróbka ECM znalazła duże zastosowanie w usuwaniu zadziorów, zaokrąglaniu naroży i wygładzaniu powierzchni. Wynika to z faktu, że największą gęstość prądu, i co się z tym wiąże największą szybkość roztwarzania materiału obserwuje się na wierzchołkach zadziorów i nierównościach powierzchni. Zapewnia to dużą efektywność obróbki. a) b) c) d) Rys. 2. Trzystopniowe usuwanie zadziorów z koła zębatego: a) widok ogólny koła, b) faza I obróbka zgrubna, c) faza II wyrównywanie, d) faza III obróbka w trybie pulsacyjnym Fig. 2. Three-phases of burrs removing in a gear: a) general view, b) I phase rough machining, c) II phase equalizing, d) III phase machining at pulsating mode

132 Lucjan DĄBROWSKI, Richard KELLER, Jerzy TOMCZAK Przykłady wykorzystania obróbki ECM w tym zakresie przedstawiono na kolejnych rysunkach rys. 2 i 3. Na rys. 2b, 2c, 2d wyraźnie widoczne są różnice w efektach obróbki różnymi jej wariantami. Obróbka w trybie pulsacyjnym (rys. 2d), ma charakter wykończeniowy, W jej wyniku uzyskuje się gładkie powierzchnie bez zadziorów. 2.2. WYGŁADZANIE POWIERZCHNI I POLEROWANIE Obróbkę ECM wykorzystuje się także do zmiany struktury powierzchni obrobionej innymi technikami. Na rys. 3 przedstawiono zmianę powierzchni dna pompy zębatej po jej ujednorodnieniu za pomocą obróbki ECM. a) b) Rys. 3. Ujednorodnienie powierzchni dna pompy zębatej: a) struktura powierzchni przed obróbką ECM, b) struktura powierzchni po obróbce ECM; materiał: stal C45-E Fig. 3. Homogenization of the bottom surface of the gear pump: a) surface structure before ECM, b) surface structure after ECM; material: steel C45-E Obróbka ECM powierzchni pompy spowodowała, m.in. zmianę parametrów krzywej nośności: Rk wysokości chropowatości rdzenia i Rpk zredukowanej wysokości wzniesień, a więc parametrów istotnych ze względu na szczelność pompy. Po obróbce mechanicznej wartości tych parametrów wynosiły odpowiednio: Rk = 1,8μm a Rpk = 1,2μm, natomiast po obróbce ECM przyjęły one następujące wartości: Rk = 0,8μm a Rpk = 0,2μm. Uzyskane efekty znacząco poprawiły właściwości eksploatacyjne pompy. 2.3. DRĄŻENIE, WIERCENIE Obróbka ECM umożliwia ponadto drążenie zarówno swobodnych powierzchni kształtowych (free form), np. łopatek turbiny gazowej, jak i otworów, np. o kształcie niekołowym lub zamkniętych przestrzeni. Przykłady takiego wykorzystania analizowanej obróbki pokazano na rys. 4 i 5.

Przykłady innowacyjnego wykorzystania precyzyjnych obrabiarek ECM 133 Na rys. 4 pokazano łopatkę turbiny gazowej wykonanej ze stali wysoko chromowoniklowej Inconel 718 o powierzchni profilu ok. 3000 mm², grubości 0,3 1mm. Obrabiarka realizuje obróbkę wykończeniową 3D powierzchni łopatki oraz stopki tej łopatki i otwory o kształcie niekołowym lub do zamkniętych przestrzeni, nie wprowadzając wiórów do obszarów, z których usunięcie wymagałoby dodatkowych operacji lub byłoby niemożliwe rys. 5. Rys. 4. Łopatka po precyzyjnej obróbce ECM Fig. 4. Blade after ECM precise machining Rys. 5. ECM wiercenie do zamkniętej przestrzeni Fig. 5. ECM drilling into a closed space 2.4. OBRÓBKA DOKŁADNYCH ZARYSÓW Od lat 60-tych obserwuje się ciągły wzrost międzynarodowego ruchu lotniczego: pasażerskiego i towarowego. Według najnowszych prognoz ruch ten, w kolejnych dwóch latach ma rosnąć o 5% rocznie [5], co oznacza zapotrzebowanie na ok. 7.600 nowych samolotów w kolejnych dziesięcioleciach. Z powyższych danych wynika, że aby zaspokoić te potrzeby produkcja samolotów musi być intensywnie rozwijana, a do tego niezbędne są obrabiarki realizujące innowacyjne procesy technologiczne. Jeden z czołowych w świecie producentów silników już wykorzystuje tego typu obrabiarkę do realizacji projektów badawczo-rozwojowych. W obrabiarkach takich wykorzystywane są oscylacyjne drgania elektrody z dużą częstotliwością oraz impulsowe podawanie prądu (rys. 6). Pakiet impulsów jest wysyłany przy najmniejszej szczelinie międzyelektrodowej, a przy wzroście szczeliny następuje ewakuacja produktów obróbki. Duże problemy technologiczne stwarza obróbka krzywoliniowych powierzchni łopatek pojedynczych lub zintegrowanych z tarczą turbiny (rys. 7). Powierzchnie te powinny być bardzo gładkie i wykonane z małymi tolerancjami. Do realizacji tego zadania została zaprojektowana i wykonana obrabiarka, która umożliwia obróbkę PECM łopatek wirnika sprężarki w całości wraz z dyskiem (rys. 7b).

134 Lucjan DĄBROWSKI, Richard KELLER, Jerzy TOMCZAK a) b) Rys. 6. Innowacyjne procesy: a) pulsacyjny ECM, b) katoda oscylacyjna z prądem pulsacyjnym PECM Fig. 6. Innovative processes: a) pulse ECM, b) oscillation cathode with pulse current PECM a) b) Rys. 7. Łopatka wirnika sprężarki (a) oraz wirnik z łopatkami (b) Fig. 7. Rotor blade of compressor (a), and rotor as the monoblock (b) Materiał z jakiego jest ten element wykonany to Inconel 718, a więc tworzywo konstrukcyjne bardzo trudne do obróbki. Wymagania techniczne oraz materiał praktycznie uniemożliwiają zastosowanie innej technologii, a dzięki zastosowaniu wspomnianej obrabiarki udoskonalono proces wytwórczy, spełniając wymagania przemysłu lotniczego. Obrabiarka realizująca wyżej opisany proces nie jest wytwarzana przez innych producentów obrabiarek do ECM. 2.5. MIKROOBRÓBKA ECM Mikro-technologie maja aktualnie bardzo duże zastosowanie w produkcji wielu precyzyjnych elementów i stanowią jeden z głównych kierunków prac badawczo rozwojowych w programach naukowych: międzynarodowych, programach rządowych oraz

Przykłady innowacyjnego wykorzystania precyzyjnych obrabiarek ECM 135 agencji i fabryk. Zasadnicze znaczenie ma rozszerzenie zastosowań mikrosystemów w budowie maszyn, co uważane jest za kolejną rewolucję techniczną w tej dziedzinie [6 ]. Do wytwarzania prototypowych/modelowych zespołów MEMS oraz struktur mikrogeometrycznych w elementach maszyn, oprzyrządowaniu i narzędziach do mikroskrawania, mikro-odlewania i mikro-kształtowania plastycznego mogą być z powodzeniem zastosowane technologie elektroerozyjne i elektrochemiczne. W rezultacie zainteresowania zagadnieniem ściśle zdefiniowanych obszarów usuwania materiału, poprzez krótkie impulsy napięcia (rys. 8 i 9), powstały obrabiarki, łącznie z generatorami prądowymi i osprzętem, zarówno do precyzyjnej obróbki elektrochemicznej PECM, jak i do mikroobróbki elektrochemicznej PECM. Przykłady zastosowania mikroobróbki PECM w różnych zakresach wymiarowych przedstawiono na rys. 10. Rys. 8. Porównanie µpecm oraz PECM na tle krzywej polaryzacyjnej [1] Fig. 8. Comparison of μpecm and PECM against the polarization curve [1] Rys. 9. Elektrochemiczne frezowanie z ultrakrótkimi impulsami napięcia µpecm [1] Fig. 9. Essence of electrochemical milling with ultra short voltage pulses μpecm [1]

Narzędzie 136 Lucjan DĄBROWSKI, Richard KELLER, Jerzy TOMCZAK Droga narzędzia Przedmiot Rys. 10. Przykłady PECM (szerokości szczeliny nastawiana czasem impulsu) [8] Fig. 10. Examples of PECM results (gap width is adjusted by pulse time) [8] Na rys. 10 widać, że dzięki możliwości sterowania w obrabiarce impulsami rzędu nanosekund powstały warunki drążenia rowków o szerokości znacznie poniżej mikrometra, przy głębokości kilkakrotnie większej. 3. KIERUNKI ROZWOJU OBRÓBKI ECM Wymagania dużej dokładności, powtarzalności obróbki oraz małych chropowatości, generują duże wymagania odnośnie konstrukcji wszystkich wysoko zorganizowanych zespołów obrabiarek do ECM. Dotyczy to zwłaszcza: generatora impulsów elektrycznych i oscylacji elektrody, układu sterowania zapewniającego optymalną, dostosowaną do zadań, wydajność, chropowatość i dokładność geometrii, zespołu elektrolitu; doboru składu, sposobu i ciśnienia podawania, aktywnej kontroli temperatury oraz ph, filtracji, elektrod i uchwytów z powierzchniami aktywnymi i pasywnymi, konstrukcji nośnej i napędów oraz rejestracji pozycji z szybkim sprzężeniem z regulatorem. W obrabiarkach ECM, o których mowa, postęp w ostatnich wyżej wymienionych zespołach polega na tym, że: korpusy maszyn są wykonane ze specjalnego materiału Mineralitu, którego skład i technologia jest własnością firmy lub z granitu. Wiadomo przy tym, że materiał taki tłumi drgania 6 8 razy lepiej niż żeliwo szare oraz zapewnia dużą stabilność cieplną.

Przykłady innowacyjnego wykorzystania precyzyjnych obrabiarek ECM 137 Sztywna, stabilna konstrukcja łoża zapewnia uzyskanie dużych dokładności wymiarowych, prowadnice toczne oraz bezpośrednie napędy i systemy pomiaru drogi zapewniają duże dokładności pozycjonowania, co jest szczególnie istotne w precyzyjnej kontroli szczeliny międzyelektrodowej i adaptacji impulsów w PECM, najważniejsze elementy konstrukcyjne mają stabilizowana temperaturę za pomocą agregatu chłodzącego i oddzielnych obiegów chłodzenia dla: korpusu, napędów i szafy sterowniczej. W ten sposób zmiany temperatury w maszynie są zredukowany do minimum. Należy również zwrócić uwagę, że zaprezentowane obrabiarki są dostosowane do realizacji zróżnicowanych zadań, od najprostszych do bardzo złożonych, wyposażonych m.in. w: precyzyjne systemy przemieszczeń i kontroli drogi w pięciu osiach, precyzyjny oscylator drgań mechanicznych elektrody, technologię generatora do 40 ka, z regulacją charakterystyk impulsów, bardzo sprawny system sterowania procesem (patent), ergonomiczny interfejs z wizualizacjami graficznymi PECM Premium, regulację temperatury i ph elektrolitu, monitorowanie konduktancji, mikrofiltrację. 4. PODSUMOWANIE Postęp w rozwoju procesów i w budowie obrabiarek do realizacji obróbek elektrochemicznych, jest bardzo duży, co w pewnym zakresie przedstawiono na przykładach osiągnięć EMAG. Prezentowane metody obróbki ECM realizowane przez precyzyjne obrabiarki, pozwalające na obróbkę przedmiotów wykonanych ze stopów Inconelu i innych trudno skrawalnych metali, mogą być już realizowane z wystarczająco dużą dokładnością i wydajnością, aby znalazły szerokie zastosowanie w procesach wytwórczych: turbin gazowych, elementów silników lotniczych, turbosprężarek, wysokowydajnych pomp itp. LITERATURA [1] Materiały informacyjne, EMAG ECM. [2] RUSZAJ A., 1999, Niekonwencjonalne metody wytwarzania elementów maszyn i narzędzi, Wydawnictwo Instytutu Obróbki Skrawaniem, Kraków. [3] STYP-REKOWSKI M., 2003, Obróbki hybrydowe i niekonwencjonalne jako uzupełnienie zbioru technik wytwarzania skoncentrowaną wiązką energii, w: STYP-REKOWSKI M. (red.), Wybrane zagadnienia obróbki skoncentrowaną wiązką energii, Wydawnictwo Bydgoskiego Towarzystwa Naukowego.

138 Lucjan DĄBROWSKI, Richard KELLER, Jerzy TOMCZAK [4] DĄBROWSKI L., 2006, Innowacyjne rozwiązania w budowie obrabiarek elektrochemicznych, w: STYP-REKOWSKI M. (red.), Zagadnienia konstrukcyjne i technologiczne niekonwencjonalnych technik wytwarzania, Wydawnictwo Akademii Techniczno-Rolniczej, Bydgoszcz. [5] http://ec.europa.eu/research/rtdinfo/de/28/aero1.html. [6] KOZAK J., 2009, Mikrotechnologia erozyjna, Badania realizowane na Wydziale Inżynierii Produkcji PW, 15, Naukowa Szkoła Obróbki Erozyjnej, OWPW. [7] KOZAK J., RAJURKAR K.P., MAKKAR Y., 2004, Study of Pulse Electrochemical Micromachining, Journal of Manufacturing Processes, 6/1, 7-14. [8] KOCK M., KIRCHNER V., SCHUSTER R., 2002, Electrochemical micromachining with ultrashort voltage pulses a versatile method with lithographical precision, Electrochimica Acta, 48/20-22, 3213-3219. [9] KOZAK J., RAJURKAR K.P., GULBINOWICZ D., GULBINOWICZ Z., 2007, Investigations of Micro Electrochemical Machining Using Ultrashort Pulses, Proceedings of the 15th International Symposium on Electromachining, ISEM 07, Pittsburgh, Pennsylvania, USA, 319. [10] NA C.W., KIM B.H., SHIN H.S., CHU C.N., 2007, Micro Wire Electrochemical Machining, Proceedings of the 15th International Symposium on Electromachining, ISEM 07, Pittsburgh, Pennsylvania, USA, 329. EXAMPLES OF PRECISE ECM MACHINE-TOOLS INNOVATIVE APPLICATIONS In this paper examples of precise ECM machine-tools innovative applications, particularly for machining almost unworkable materials, were described. In presentation, besides machine-tools tooling and auxiliary devices, e.g. for electrolyte preparation and filtering, initial and final washing were included. Such complex approach of problem makes possible to get great accuracy of machining and small machined surface roughness. Elaborate was worked out on example of selected machine tools.