Электроэрозионная обработка

Способы обработки

Выделяют два способа электроэрозионной обработки металла: прошивная и проволочная.

Прошивная обработка

Прошивной метод электроэрозионной обработки предусматривает использование электрода. Элемент имеет геометрию, обратную требуемому профилю, постепенно погружается в заготовку при операции.

Метод решает следующие задачи:

• изготовление штампов и пресс-форм;
• подготовка деталей со сложным внутренним профилем;
• получение глубоких отверстий нестандартной формы;
• выполнение прочих операций, недоступных химической и лезвийной обработке.

Процедура не создает механического давления, подходит деталям с тонкими стенками.

Рис. 1 Прошивная электроэрозионная обработка

Главная проблема электроэрозионной обработки электродом – эвакуация шлама. Существует два способа ее устранения.

Способ удаления шлама	На входе	На выходе
Струйная прокачка с частичной эвакуацией шлама, приводящая к искажению профиля.
Быстрое перемещение электрода с использованием планарных двигателей. Скорость операции – до 600 мм/сек.

Второй вариант более предпочтителен за счет полного извлечения шлама, сохранения геометрии проема и отсутствия потребности в дополнительных операциях.

Кроме того, возможно использование двух способов подачи электрода:

Инструмент подачи	Особенности	Изображение
Шарико-винтовая передача	Значительные интервалы отвод-подача, сокращающие КПД до 50% при работе со сложными заготовками.
Линейный сервопривод	Короткие промежутки между отводом и подачей электрода с периодами релаксации. Расчетный КПД – 90%.

Электроды для проведения работ подбираются индивидуально, в зависимости от типа решаемых задач.

Тип	Форма сечения	Тип	Форма сечения	Тип	Форма сечения
Медный, диаметром 0,08 -10 мм с шагом 0,05 мм.		Медный, диаметром 0,4 -3 мм с шагом 0,1 мм.		Вольфрамовый, диаметром 0,15 -2,9 мм с шагом 0,05 мм.
Латунный, диаметром 0,3 -3 мм с шагом 0,1 мм.		Медный, диаметром 2,1 -6 мм с шагом 0,1 мм.

Если обработка предполагает выполнение комплекса операций, возможно применение нескольких типов электродов.

Проволочная электроэрозионная обработка

Электроэрозионная обработка поверхности с использованием тонкой проволоки из меди или латуни. Последняя имеет диаметр 0,02 – 0,03 мм, подается в рабочую зону по мере выгорания. Способ актуален при работе со сложными профилями, содержащими большое количество элементов.

Рис. 2 Проволочная электроэрозионная обработка

Проволочные станки управляются ЧПУ, что позволяет работать с криволинейными поверхностями. С их помощью изготавливаются лопасти турбин, уникальные штампы, валы и прочие элементы.

Рис. 3 Особо малые зубчатые колеса, полученные методом проволочной электроэрозионной обработки

Выполняемые операции

В процессе электроэрозионной обработки выполняется широкий спектр операций.

Операция	Изображение	Операция	Изображение	Операция	Изображение
Формирование отверстий		Подготовка фасонного отверстия		Отрезание
Подготовка фасонной полости		Создание отверстия с криволинейной осью		Шлифование плоскости

В случае с отрезными операциями возможно два варианта.

Операция	Изображение	Операция	Изображение
Отрезание пластиной, подаваемой поступательными движениями. Действие соответствует прошивной обработке.		Отрезание при помощи проволоки путем создания системы пазов.

Выбор способа зависит типа заготовки, требуемой геометрии реза и прочих факторов.

Схема обработки

Для каждой операции по электроэрозионной обработке подбирается отдельная схема.

Схема обработки	Изображение	Схема обработки	Изображение	Схема обработки	Изображение
Поступательная подача электрода		Прокатка детали по электроду с требуемым профилем		Обработка винтовым электродом
Круговое и поступательное перемещение электрода		Воздействие вращающимся электродом		Подача полукруглого электрода, соответствующего профилю вращающейся заготовки
Использование нитевидного электрода				Поступательная подача нитевидного электрода в проем, превышающий его диаметр.

Где: Д – деталь, Э – электрод.

Полусухая обработка

В ряде случаев вместо диэлектрической жидкости применяется газ или пар. Принцип электроэрозионной обработки остается прежним, но меняется среда, в которой происходит процесс. Действие выполняется с кислородом и без него. В первом случае наблюдается рост тепловыделения и ускоренное плавление, но на поверхности появляются оксиды серого цвета.

Специфика процедуры зависит от наличия кислорода.

Бескислородная полусухая электроэрозионная обработка
Фаза поджига	Фаза разряда			Фаза плавления	Фаза удаления шлама
Полусухая электроэрозионная обработка с подачей кислорода
Фаза поджига	Фаза разряда		Фаза активного окисления	Фаза плавления	Фаза удаления шлама

Скорость выделения тепла регулируется за счет искры и количества кислорода.

Количество проходов и форма разрядов

Технология электроэрозионной обработки предусматривает множественное воздействие на поверхность с целью придания ей требуемой формы. На первых этапах удаляется большое количество материала, для чего используются разряды повышенной мощности. В дальнейшем разряды ослабевают, и обработка становится более тщательной.

Стандартная процедура с 5 проходами выглядит следующим образом.

Номер прохода	Результат
1
2
3
4
5

При этом оператор выбирает один из 9 типов импульсов.

Тип импульса	График	Тип импульса	График	Тип импульса	График
Высокочастотные, модулированные по синусоиде		Прямоугольные знакопеременные несимметричные		Симметричные знакопеременные
Пилообразные		Знакопеременные несимметричные		Несимметричные знакопеременные
Прямоугольные		Синусоидальные трапецеидальные униполярные		Знакопеременные симметричные несинусоидальные
Несимметричные знакопеременные прямоугольные импульсы		Синусоидальные прямоугольные униполярные		Синусоидальные треугольные униполярные

Преимущества и недостатки

Электроэрозионная обработка обладает множеством плюсов:

• Работа с любыми токопроводящими материалами. Станки взаимодействуют с вольфрамом, закаленными сталями и сплавами титановой группы. Они обеспечивают высокую эффективность там, где бессилен лезвийный инструмент.
• Точность. Заготовки обрабатываются с допуском до ±0,005 мм при шероховатости Ra 0,1–1,6 мкм. Возможно создание микропрофилей, отверстий диаметром от 0,1 мм и полостей сложной формы.
• Отсутствие механических усилий. Электрод не оказываем механического воздействия на материал, что исключает деформации. Особенность крайне важна для хрупких и тонкостенных деталей.
• Минимальные повреждения поверхности. Изделия не содержат наклепа и остаточных напряжений. Кроме того, возможно создание мелкозернистой структуры.
• Высокий уровень автоматизации. Большинство станков имеют числовое управление, решают поставленные задачи с минимальным участием человека.

К минусам процедуры относятся:

• Ограниченная область применения. Способ совместим только токопроводящими элементами. Диэлектрические детали вроде керамики и стекла и не подлежат обработке.
• Низкая скорость. Операции выполняются с высокой тщательностью, занимают в 5 – 10 раз больше времени, чем токарная и фрезерная обработка.
• Высокое энергопотребление. Устройство комплектуется мощным генератором импульсов, предъявляющим повышенные требования к питающей сети.
• Быстрый износ электродов. Интенсивный режим работы приводит к быстрому выгоранию графитовых и медных электродов.
• Долгая подготовка. Электроэрозионная обработка требует тщательной очистки заготовки. В противном случае возможно снижение проводимости и появление дефектов.

Дополнительным минусом является повышенная сложность при работе с глубокими отверстиями. Такие процедуры требуют особых электродов, тщательного расчета и эффективного удаления шлама.

Популярные вопросы об электроэрозионной обработке