Электроэрозионная обработка. 
Технологические процессы в машиностроении

Метод основан на воздействии на поверхность заготовки электрического разряда — высококонцентрированного в пространстве и времени импульса электрической энергии, которая преобразуется в тепловую между электродом-заготовкой, медным, графитовым или вольфрамовым электродом-инструментом и технологической средой, вызывая нагрев, расплавление и испарение материалов с локальных участков поверхностей (рис. 12.6).

Рис. 12.6. Схема электроэрозионной обработки:

1 - генератор импульсов; 2 — электрод-инструмент; 3 — расплавленный металл; 4 — плазменный канал разряда; 5 — газовый пузырь; 6 — эрозионная лунка; 7 — заготовка Электроэрозионные способы (электроискровой и электроимпульсный) не исключают механическую обработку, а дополняют ее, занимая свое определенное место, соответствующее их особенностям, а именно возможности обработки токопроводящих материалов с любыми физико-механическими свойствами и отображения формы инструмента в изделии. Электроимпульсный способ наиболее производителен и перспективен. Практически к этой же группе следует отнести и анодно-механический способ.

Электрические параметры ЭЭО в среднем составляют: U = 40?180 В для электроискрового режима и 18-^40 В для электроимпульсного; Iр = 20?120 А для черновой обработки сталей и 0,5?5 А для чистовой.

Во время разряда в детали образуется кратер. Исследования показали, что его увеличение в детали замедляется, начиная с определенного момента. Это происходит потому, что образуется равновесие между поданной энергией и ее потерями, а также энергией для поддержания плазмы и теплоотдачи в деталь и диэлектрик. Съем материала с детали вызывается обрушением канала плазмы, который имеет очень высокие температуру и давление. Внезапно наступающее падение давления, вызванное отключением тока (рис. 12.7), приводит к испарению и удалению из кратера сверхразогретого материала.

Рис. 12.7. Оптимальная зависимость изменения напряжения U и тока I для единичного импульса съема металла.

Градиент обрушения влияет на съем материала. Чем внезапнее исчезновение энергии, тем лучше извергается материал кратера. Чтобы усилить этот эффект, используют специальный прием: прежде чем импульс прерывается, повышают на короткое время ток. Это не влияет на шероховатость, износ или величину зазора, однако увеличивает съем материала.

Для обеспечения качественной размерной обработки металлов за счет использования теплового действия электрического тока необходимо соблюдать следующее условие: энергия электрического тока должна подводиться к обрабатываемому участку в виде импульса достаточно малой продолжительности (локализация элементарного съема металла во времени). При непрерывном подводе энергии теряется точность обработки, появляется дефектный оплавленный подслой, ухудшается чистота поверхности и теряется одно из основных технологических качеств электрических способов обработки — свойство отображения (копирования) формы инструмента в детали. Поскольку съем материала за импульс все-таки больше, то требуется меньше импульсов для обработки и поэтому снижается износ.

Этим методом можно осуществлять следующие технологические процессы: отрезку, прошивание, шлифование, упрочнение (легирование), маркирование, объемное копирование, вырезку, доводку.

Использование ЭЭО целесообразно для деталей со сложной формой (полостей сложной конфигурации, отверстий весьма малого диаметра, тонких и глубоких щелей простой и сложной формы и т. п.). Примеры получения деталей объемным копированием, вырезкой и прошивкой показаны на рис. 12.8−12.10.

Рис. 12.8. Примеры объемного копирования:

а — прямоугольной выемки графитовым электродом; б — профилированного отверстия со спиральными образующими; 1 — инструмент; 2 — готовая деталь.

Рис. 12.9. Примеры получения плоских деталей вырезкой методом ЭЭО.

Рис. 12.10. Получение прошивкой охлаждающих отверстий в лопатке.

Для проведения требуемого физического процесса съема металла методами ЭЭО необходимо специальное оборудование — станок или установка, — включающее в себя следующие специфические элементы:

• • генератор импульсов;
• • автоматический регулятор;
• • систему снабжения рабочей жидкостью (ванну, устройство для работы с поливом, насосную станцию и т. п.).

Примеры электроэрозионных станков показаны на рис. 12.11.

Рис. 12.11. Внешний вид электроэрозионных станков.