Электроэрозионные методы обработки

I. Общие сведения

В современном машиностроении возникают технологические проблемы, связанные с обработкой новых материалов и деталей, форму и состояние поверхностного слоя которых трудно получить механической обработкой. К таким проблемам относится обработка очень прочных или очень вязких материалов, хрупких материалов, тонкостенных нежестких деталей, а также пазов и отверстий, имеющих размеры в несколько микрометров; получение поверхностей деталей с малой шероховатостью и т.д.

Подобные проблемы успешно решаются электрофизическими и электрохимическими (ЭФЭХ) методами обработки. Для обработки деталей этими методами используют электрическую, химическую, звуковую, световую, лучевую и другие виды энергии.

ЭФЭХ методы обработки успешно дополняют механическую обработку резанием, а в отдельных случаях имеют преимущества перед ней. При ЭФЭХ методах обработки механические нагрузки либо отсутствуют, либо настолько малы, что практически не влияют на точность обработки. Эти методы позволяют не только изменять форму обрабатываемой поверхности заготовки, но одновременно влиять и на состояние поверхностного слоя повышается износостойкость, коррозиестойкость, прочностные и другие эксплуатационные характеристики. На обрабатываемость заготовок ЭФЭХ методами (за исключением ультразвукового и некоторых других методов) твердость и вязкость обрабатываемого материала практически не влияют.

ЭФЭХ методы обработки являются универсальными и обеспечивают непрерывность процессов при одновременном формообразовании всей обрабатываемой поверхности.

Кинематика формообразования поверхностей деталей ЭФЭХ методами обработки, как правило, просты, что обеспечивает, тонкое регулирование процессов иих автоматизацию.

Удельный вес ЭФЭХ методов обработки в настоящее время на ряде предприятий достигает до 15 % от общей трудоемкости инструментального производства при изготовлении пресс-форм, штампов и т.п.

Электроэрозионные методы обработки основаны на явлении эрозии (разрушении) электродов из токопроводящих материалов при пропускании междуними импульсного электрического тока.

Использование электроэрозии для обработки токопроводящих материалов было предложено советскими учеными в 1943 г. К этому методу относят электроискровую, электроимпульсную и высокочастотные электроискровую и электроимпульсную обработки.

Электроискровая обработка основана на использовании импульсного искрового разряда между двумя электродами, один из которых является обрабатываемой заготовкой (анод), а другой - инструментом (катод).

Принципиальная схема электроискрового станка с генератором импульсов RC представлена на рис. 11З. Конденсатор С заряжается через сопротивление R от источника постоянного тока напряжением 100 - 200 В. Когда напряжение на электродах 1 и 3, включенных параллельно конденсатору и образующих разрядный контур, достигнет пробойного, образуется канал сквозной проводимости, через который осуществляется искровой разряд энергии, накопленной конденсатором. Благодаря высокой концентрации энергии, реализуемой во времени за 20 ÷ 200 мкс, мгновенная плотность тока в канале проводимости достигает 8000 - 10000 А/мм², в результате чего температура на поверхности обрабатываемой заготовки-электрода 3 возрастает до 10000-12000°С (в точке удара искры в заготовку - анод). При этой температуре мгновенно оплавляется и испаряется элементарный объем металла и на обрабатываемой поверхности образуется лунка. Удаленный металл застывает в диэлектрической рабочей жидкости 4 в виде сферических гранул диаметром 0,01 ÷ 0,005 мм. Заготовки обрабатывают в ваннах 2, заполненных диэлектрической жидкостью: керосином или жидкими минеральными маслами, при этом заготовка устанавливается на изоляторе 5. Жидкость исключает нагрев электродов, охлаждает продукты разрушения, уменьшает величину боковых разрядов между инструментом и заготовкой, что повышает, точность обработки. Очистка рабочей жидкости от продуктов обработки происходит с помощью фильтра 6, из которого; жидкость попадает в емкость 7 и снова подается насосом 8 в рабочую ванну.

Рис. 113

Следующий импульс тока пробивает межэлектродный промежуток там, где расстояние между электродами окажется наименьшим. При непрерывном подведении к электродам импульсного тока процесс эрозии продолжается до тех пор, пока не будет удален весь металл, находящийся между электродами на расстоянии, при котором возможен электрический пробой (0,01 - 0,05) мм при заданной величине напряжения импульса. Для продолжения процесса необходимо сблизить электроды до указанного расстояния и тогда процесс эрозии возобновится. Для этого электроискровые станки снабжают следящей системой и механизмом автоматической подачи инструмента. Величина подачи (S_в) зависит от режима обработки (напряжения, емкости конденсатора, величины сопротивления). Инструменты-электроды 1 изготовляют из латуни, меди, углеграфитовых и других материалов.

Электроискровым методом обрабатываются все токопроводящие материалы, однако целесообразнее обрабатывать твердые сплавы, труднообрабатываемые металлы и их сплавы (тантал, вольфрам, молибден и др.). Электроискровым методом получают сквозные отверстия любой формы поперечного сечения, глухие отверстия и полости, отверстия с криволинейными осями, вырезают заготовки из листа при использовании проволочного или ленточного инструмента-электрода, выполняют шлифование различных поверхностей, производят клеймение деталейи т.п.

Электроискровую обработку широко применяют для изготовления штампов, пресс-форм, фильер, режущего инструмента, деталей топливной аппаратуры двигателей внутреннего сгорания, удаления из заготовок сломанного инструмента и т.п.

К достоинствам метода следует отнести простоту обработки и несложность оборудования. Недостатки: низкая производительность и быстрое разрушение инструмента-электрода.

Дата добавления: 2014-12-07