Электроэрозионная обработка

Применение действия электрической эрозии в металлообработке значительно расширило спектр реализации конструкторских решений. Методика позволяет с предельно высокой точностью вырезать детали сверхсложной формы, проводить ультратонкую фрезеровку, формировать миллиметровые отверстия. Средства электроэрозионной обработки предоставляют возможность работать с материалами, с которым традиционные способы демонстрировали слишком слабые результаты.

На сверхточном программируемом оборудовании производятся работы с большими и малыми заготовками. Инновационные станки легко справляются с металлами и сплавами, которые сложно резать механическими устройствами. Неподдающиеся классической обработке металлы и сплавы высокой твердости, хрупкости, вязкости режутся без дефектов кромки и деформаций.

Технологическая суть обработки электрической эрозией

Принцип действия и процедура электроэрозионного сверления, резки и прочих видов обработки опирается на способность электрических разрядов плавить металл и удалять шлам от расплава.

В рабочем процессе задействована пара электродов:

• Первым электродом является металлическая деталь, подвергающаяся обработке. Заготовка должна быть выполнена из материала с токопроводящими свойствами. К ним относится большинство металлических сплавов, чугуны, титан.
• Вторым электродом служит режущий или сверлящий инструмент из тугоплавкого материала. Резку выполняют проволокой или тонкими стержнями. Требованиями к электроду-инструменту являются отличная теплопроводность и эрозионная стойкость.

Электроды перед обработкой подключают к источнику электропитания и погружают в диэлектрическую жидкость. Причем подключение обрабатываемой детали, как и режущего инструмента, может производиться и к положительному, и к отрицательному полюсу. Главное, чтобы на них подавались противоположные заряды.

В качестве рабочей жидкости при обработке по принципам электроэрозионного деления используется дистиллированная вода, масло либо керосин. Она охлаждает электроды, раскалившиеся до 5000-10000º С, и выводит продукты эрозии из зоны термического влияния. Жидкая среда находится в специализированной ванной или подается в область обработки в виде своеобразного душа.

При подаче станком напряжения на электроды, помещенные в диэлектрическую жидкую среду, между рабочим тандемом возникает направленный разряд. С заготовки, подвергшейся обработке, в результате эрозии снимается и удаляется отделившийся металл. Если производится протяжка, излишки химического соединения испаряются.

Наивысшее качество обработки достигается, если операции производятся на станках с ЧПУ. Оборудование предоставляет возможность задать глубину реза и отверстий, угол конусной выемки и кромки, размер резьбы с точностью до нескольких микрон.

Способы высокоточной резки

В электроэрозионной металлообработке используются несколько способов, но в резке задействовано преимущественно 2 разновидности:

• Электроискровая. Резка осуществляется дуговым разрядом, возникающим между положительно заряженной деталью и отрицательным проволочным электродом. Обработку проводят в два этапа, варьируя величину энергии импульсов с помощью их генератора. Сначала режут на максимальных режимах, затем мощность импульса ослабляют.
• Электроимпульсная. Согласно электроимпульсной технологии, заготовку подключают к отрицательному полюсу. В обработке задействуется ионный поток, выбивающий из детали металлические частицы. Импульсы в рабочую зону подает шаговый генератор. Необходимые для работы характеристики формирования отверстий, фасок, углублений достигаются путем варьирования мощности и продолжительности одного импульса.

По точности обработки лучшие показатели у электроискровой резки, но по скорости она проигрывает электроимпульсной методике. Кроме указанных технологий в работах со сверхтвердыми, хрупкими и вязкими металлами используются высокочастотные и электроконтактные способы. На узкоспециализированных и широкопрофильных станках производят также финишную шлифовку и уплотнение поверхностей.

Выполнение ряда операций по электроэрозионной обработке на одной установке сокращает технологические этапы. В итоге уменьшаются сроки изготовления сверхпрочного режущего инструмента и деталей, подвергающихся высоким нагрузкам. В эрозионной резке это веское преимущество, так как процедура не отличается скоростью.

Преимущества технологии электрической эрозии

Технологии механической обработки существенно уступают резке, шлифовке, протягиванию по принципам электрической эрозии. У классических способов нет возможности изготавливать детали без последующей чистовой подгонки. Причем перед обработкой нет необходимости нагревать заготовку до температуры плавления.

Электроэрозионная резка обладает следующими достоинствами:

• Высокий уровень сложности. Только на оборудовании для электроэрозионных операций вытачивается продукция сверхсложной конфигурации, формируются ультратонкие внутренние отверстия, резьба.
• Отсутствие деформаций. Полученные изделия после обработки не меняют физико-механические параметры.
• Вариативность материалов. Специализированные станки позволяют изготавливать предметы из металлов, сопротивляющихся стандартной обработке, закаленных сплавов, кристаллов.
• Точность среза. Разделение и вырезание производятся без дальнейшей подгонки.
• Работа с крупными форматами. Методом эрозии обработку металла можно производить на сверхкрупных заготовках. Зону работы в таких случаях настраивают на локальный участок.
• Значительное сокращение отходов. Доля брака практически сведена к нолю, процент продуктов эрозии минимален.
• Автоматизация обработки. Чтобы изготовить серию идентичных продуктов, достаточно запрограммировать процесс.

Для проведения операций подходят заготовки толщиной от 0,1 мм до 50 см. Кроме того, обработка с применением электрической эрозии может производиться на одном станке в двух векторных направлениях одновременно. При этом укрепляется поверхность готового изделия.

Недостатки электродной обработки

Минусов у электроэрозионной технологии тоже немало, в их числе:

• низкая производительность;
• обязательное использование диэлектрической жидкости;
• солидное энергопотребление;
• продолжительность обработки;
• риск возгорания при погружении в керосин;
• быстрый износ рабочего электрода;
• медленная окупаемость станков.

Приобретение дорогостоящих установок с программным управлением целесообразно, если высокоточная обработка и операции по вытачиванию сверхсложных изделий производятся регулярно.

Разновидности оборудования

В обработке твердосплавных и кристаллических заготовок электрической эрозией используются 2 типа станков:

• Проволочно-вырезные. Установки выполняют фигурную резку, высокоточный раскрой фасонных заготовок, финишную обработку, копирование эталонов и др.
• Прошивные. Электроэрозионные супер-дрели формируют сверхтонкие отверстия прямой и конической конфигурации, разрушают обломки крепежа, застрявшего в технологических отверстиях.

Плюсом использования станков признана абсолютная безопасность, которую не может обеспечить лазерная, плазменная и газовая методика. В ходе обработки не выделяются токсины. Отравляющие вещества нейтрализуются и удаляются рабочей жидкостью.

Заключение

Электроэрозионная обработка обладает неоспоримыми преимуществами. Технология дает возможность производить фасонную резку и сверление в труднодоступных зонах детали. Большинство способов металлообработки не способны выполнять настолько же точную резку с получением идеальной кромки.