Разрушение поверхностных слоев материала под влиянием внешнего
воздействия электрических разрядов называется электрической эрозией. На
этом явлении основан принцип электроэрозионной обработки (ЭЭО).
Электроэрозионная обработка заключается в изменении формы, размеров,
шероховатости и свойств поверхности заготовки под воздействием
электрических разрядов в результате электрической эрозии (ГОСТ
25331-82).
Под воздействием высоких температур в зоне разряда происходят нагрев,
расплавление, и частичное испарение металла. Для получения высоких
температур в зоне разряда необходима большая концентрация энергии. Для
достижения этой цели используется генератор импульсов. Процесс ЭЭО
происходит в рабочей жидкости, которая заполняет пространство между
электродами; при этом один из электродов — заготовка, а другой —
электрод-инструмент.
Под действием сил, возникающих в канале разряда, жидкий и парообразный
материал выбрасывается из зоны разряда в рабочую жидкость, окружающую
его, и застывает в ней с образованием отдельных частиц. В месте действия
импульса тока на поверхности электродов появляются лунки. Таким образом
осуществляется электрическая эрозия токопроводящего материала,
показанная на примере действия одного импульса тока на рисунке 1, и
образование одной эрозионной лунки.
Рисунок 1 — Схема процесса ЭЭО
Материалы, из которых изготавливается электрод-инструмент, должны иметь
высокую эрозионную стойкость. Наилучшие показатели в отношении
эрозионной стойкости ЭИ и обеспечения стабильности протекания
электроэрозионного процесса имеют медь, латунь, вольфрам, алюминий,
графит и графитовые материалы.
1.2 Рабочая среда
Рабочие жидкости (РЖ) должны удовлетворять следующим требованиям:
— обеспечение высоких технологических показателей ЭЭО;
— термическая стабильность физико-химических свойств при воздействии
электрических разрядов с параметрами, соответствующими применяемым при
электроэрозионной обработке;
— низкая коррозионная активность к материалам ЭИ и обрабатываемой
заготовки;
— высокая температура вспышки и низкая испаряемость;
— хорошая фильтруемость;
— отсутствие запаха и низкая токсичность.
При электроэрозионной обработке применение получили низкомолекулярные
углеводородистые жидкости различной вязкости; вода и в незначительной
степени кремнийорганические жидкости, а также водные растворы
двухатомных спиртов.
(керосин, сырье углеводородное).
1.3 Электроды-инструменты
Электроды-инструменты (ЭИ) должны обеспечивать стабильную работу во всем
диапазоне рабочих режимов ЭЭО и максимальную производительность при
малом износе. Электроды-инструменты должен быть достаточно жестким и
противостоять различным условиям механической деформации (усилиям
прокачки РЖ) и температурным деформациям.
При обработке углеродистых, инструментальных сталей и жаропрочных
сплавов на никелевой основе используют графитовые и медные ЭИ. Для
черновой ЭЭО заготовок из этих материалов применяются ЭИ из алюминиевых
сплавов и чугуна, а при обработке отверстий — ЭИ из латуни. При
обработке твердых сплавов и тугоплавких материалов на основе вольфрама,
молибдена и ряда других материалов широко применяют ЭИ из композиционных
материалов, так как при использовании графитовых ЭИ не обеспечивается
высокая производительность из-за низкой стабильности электроэрозионного
процесса, а ЭИ из меди имеют большой износ, достигающий десятка
процентов, и высокую стоимость.
Износ ЭИ зависит от материала, из которого он изготовлен, от параметров
рабочего импульса, свойств РЖ, площади обрабатываемой поверхности, а
также от наличия вибрации.
На выбор материала и конструкции ЭИ существенное влияние оказывают
материал заготовки, площадь обрабатываемой поверхности, сложность ее
формы, требования к точности и серийности изделия.
2 Электроэрозионные станки
По технологическому назначению эти станки классифицируют на
универсальные, специализированные и специальные.
В таблице 2.1 приведены характеристики некоторых электроэрозионных
станков.
Таблица 1 — Электроэрозионные станки.
Модель станка Наименование станка Назначение и краткая характеристика
4720М Станок настольный электроэрозионный копировально-прошивочный.
Универсальный. Изготовление рабочих деталей пресс-форм, фасонных деталей
из труднообрабатываемых штампов. Производительность — 70 мм2/мин,
шероховатость — Ra = 0,8(0,4.
Типовой технологический процесс ЭЭО на копировально-прошивочных станках
заключается в следующем:
заготовку фиксируют и жестко крепят на столе станка или в
приспособлении. Тяжелые установки (весом выше 100 кг) устанавливают без
крепления. Устанавливают и крепят в электродержателе ЭИ. Положение ЭИ
относительно обрабатываемой заготовки выверяют по установочным рискам с
помощью микроскопа или по базовым штифтам. Затем ванну стакана поднимают
и заполняют РЖ выше поверхности обрабатываемой заготовки.
Устанавливают требуемый электрический режим обработки на генераторе
импульсов, настраивают глубинометр и регулятор подачи. В случае
необходимости включают вибратор и подкачку РЖ.
В целях повышения производительности и обеспечения заданной
шероховатости поверхности обработку производят в три перехода:
предварительный режим — черновым ЭИ и окончательный — чистовым и
доводочным.
4 Типовые операции
электроэрозионной обработки
По технологическим признакам устанавливаются следующие виды ЭЭО:
отрезка (ЭЭОт)
объемное копирование (ЭЭОК)
вырезание (ЭЭВ)
прошивание (ЭЭПр)
шлифование (ЭЭШ)
доводка (ЭЭД)
маркирование (ЭЭМ)
упрочнение (ЭЭУ)
4.1 Прошивание отверстий
При ЭЭО прошивают отверстия на глубину до 20 диаметров с использованием
стержневого ЭИ и до 40 диаметров — трубчатого ЭИ. Глубина прошиваемого
отверстия может быть значительно увеличена, если вращать ЭИ, или
обрабатываемую поверхность, или и то и другое с одновременной прокачкой
РЖ через ЭИ или с отсосом ее из зоны ОбРаБотки. Скорость ЭЭПр достигает
2-4 мм/мин.
4.2 Маркирование
Маркирование выполняется нанесением на изделие цифр, букв, фирменных
знаков и др. Электроэрозионное маркирование обеспечивает высокое
качество, не вызывает деформации металла и не создает зоны концентрации
внутреннего напряжения, которое возникает при маркировании ударными
клеймами. Глубина нанесения знаков может колебаться в пределах от 0,1 до
1 мм.
Операция может выполняться одним ЭИ и по многоэлектродной схеме.
Изготавливаются ЭИ из графита, меди, латуни, алюминия.
Производительность составляет около 3-8 мм/с. Глубина знаков зависит от
скорости движения электрода. При скорости движения электрода более 6
мм/с четкость знаков ухудшается. В среднем на знак высотой 5 мм
затрачивается около 4 с.
4.3 Вырезание
В основном производстве ЭЭВ применяют при изготовлении деталей
электро-вакуумной и электронной техники, ювелирных изделий и т.д. в
инструментальном производстве, при изготовлении матриц, пуансонов,
пуансонодержателей и других деталей, а также вырубных штампов, копиров,
шаблонов, цанг, лекал, фасонных резцов и др.
4.4 Шлифование
Этот процесс шлифования применяют для чистовой обработки
труднообрабатываемых материалов, магнитных и твердых сплавов.
Отклонение размеров профиля после электроэрозионного шлифования
находится в пределах от 0,005 до 0,05 мм, шероховатость Ra = 2,5(0,25,
производительность — 260 мм2/мин.