Электроэрозионная обработка металлов: методы и оборудование, установки и станковые приспособления

В металлообработке существует много задач, которые трудно выполнить механическими методами. Это работа со сверхтвёрдыми сплавами, выполнение отверстий и сложных контурных выемок в материалах, изготовление деталей с высокой точностью, не требующих дополнительной механической обработки. Помощь в решении этих задач оказывает электроэрозионный метод. Кроме того, при электроэрозии улучшается качество поверхности заготовки.

Электроэрозионная обработка металлов — это метод размерной обработки при использовании электрического разряда. Метод позволяет изменять размеры заготовки, степень шероховатости, увеличить твёрдость поверхности. При применении электроэрозии можно подвергать воздействию тугоплавкие металлы, обработка которых другими методами невозможна или затруднена. Метод электроэрозии металла позволяет делать отверстия и выемки разной формы в материалах повышенной твёрдости без физического воздействия на них.

Суть и характеристика метода

Электроэрозия — это изменение формы и структуры поверхности детали, при воздействии электрического разряда. Одним из электродов является инструмент, другим — деталь из проводящих материалов. При сближении их образуется электрический разряд. Разряды производятся импульсно, для этого используется генератор импульсов. Работа производится в среде жидкого диэлектрика, который повышает силу разряда. В качестве диэлектрика применяются различные минеральные масла и керосин. В результате разряда образуется электрическая дуга. Для электродов можно выбирать разные материалы:

  • вольфрам;
  • уголь;
  • медь;
  • латунь.

Ток нагревает электрод, происходит испарение диэлектрика и образование газового пузыря. При действии разряда большой мощности температура в газовом пузыре повышается до тысяч градусов, происходит расплавление электродов и выброс металла.

Электроэрозионная обработка применяется в следующих процессах:

  • Абразивное шлифование. Состоит в разрушении металлической заготовки с помощью абразивной обработки и электроэрозии.
  • Электроэрозионно-химическое шлифование — применение электроискровой эрозии и анодного растворения в среде электролита.
  • Анодно-механический способ электрообработки характеризуется комплексным электрохимическим и механическим способами воздействия, при котором растворяется материал заготовки, а образующаяся окисная плёнка удаляется механическим способом.
  • Прошивание — способ прошивки отверстий в твёрдых материалах электроэрозионным методом.
  • Электроэрозионное упрочнение позволяет улучшить прочностные характеристики поверхности заготовки.
  • Объёмное копирование позволяет производить копирование формы электрода-инструмента.
  • Электроэрозионная резка металла позволяет получить высокую точность.

Электрообработка производится с прямой и обратной полярностью.

Электроискровая обработка металлов

При электроискровой обработке деталь является анодом, а инструмент — катодом. При этой полярности сильно разрушается электрод-инструмент. Для предотвращения разрушения на него подаётся короткий отрицательный импульс с длительностью не более 0,001 сек. Метод используется в основном для чистовой обработки. Он позволяет прошивать отверстия, производить очистку поверхностей и шлифовать детали из материалов повышенной твёрдости.

Электроимпульсная обработка

При электроимпульсной обработке применяется обратная полярность. Деталь является катодом. При образовании дугового разряда обработка детали осуществляется ионным потоком, направляющимся в сторону детали. Это обеспечивает хорошую производительность при съёме металла, но значительно меньшую точность. Используется этот метод при черновой обработке заготовок.

Электроэрозионная резка применяется при необходимости изготавливать сложные по конфигурации детали из высокопрочных сплавов. Установки для резки используются при необходимости серийного изготовления изделий с высокой точностью.

Промышленное оборудование

В промышленности применяются проволочно-вырезные и прошивочные станки. В проволочно-вырезных станках к детали присоединён отрицательный полюс, а к инструменту положительный. Намотанная на барабан проволока, двигаясь вверх и вниз и по контуру заготовки, выжигает деталь нужной конфигурации и размеров.

Прошивочные станки предназначены для получения мелких отверстий и точных сквозных контуров. Полости изготавливаются прошиванием с объёмным копированием формы электрода-инструмента. Применяются они в производстве инструментальных штампов, различных мелких сеток и резьбовых отверстий в тугоплавких материалах.

В промышленности применяются автоматизированные станковые приспособления для крепления и заготовок и электрода-инструмента. Существуют унифицированные захватные устройства транспортных средств (промышленных роботов, манипуляторов) для доставки заготовок и электрода-инструмента, а также установочные станочные приспособления.

Во многих отраслях электрообработка является неотъемлемой частью технологического процесса. Она находит применение в двигателестроении, производстве радиотехнических изделий, в энергетическом и транспортном машиностроении. Наряду с большим количеством преимуществ, у метода имеются и недостатки. К ним можно отнести:

  • невысокую производительность станкового оборудования;
  • большое энергопотребление;
  • сложный технологический процесс, управлять которым должен специалист.

Но несмотря на эти недостатки, метод электроэрозии нашёл своё применение в промышленности и успешно развивается. В перспективе ожидаются разработки, связанные с электрообработкой интерметаллических сплавов и керамики и применением современных композиционных материалов для электродов-инструментов.

Технологическая оснастка для электроэрозионной обработки

Категория:

Технология миниатюрных изделий

Технологическая оснастка для электроэрозионной обработки

Далее: Обработка, основанная на явлении пробоя

Приспособления для рихтовки электродной проволоки. Точность электроэрозионной обработки и форма отверстий во многом определяется точностью и правильностью геометрической формы проволоки, из которой изготовлен электрод, а также режимами обработки. Электродная проволока поставляется, как правило, навитой в бобины. Для изготовления электродов ее режут на отрезки определенной длины и подвергают рихтовке. Для обеспечения повышенной жесткости проволоку также подвергают нагар-товке. Однако механическая рихтовка не всегда обеспечивает требуемую правильность формы, поэтому применяют правку с нагреванием.

На рис. 1, а показана схема устройства для рихтовки проволоки с нагреванием. Проволоку зажимают между подпружиненным роликом и зажимной скобой. При нажатии на кнопку замыкается электрическая цепь, и к проволоке через понижающий трансформатор подается напряжение, величина которого регулируется переключателем. Проволока нагревается и под действием приложенного продольного усилия пружины растягивается и выпрямляется. Для предотвращения окисления проволоки при ее нагревании рихтовку производят в защитной среде, например в аргоне. На рис. 1, б изображено приспособление для рихтовки проволоки в защитной среде.

Рис. 1. Приспособления для рихтовки электродной проволоки

На электроизоляционной плите под герметичным кожухом расположена стойка с зажимным винтом. Для натяжения проволоки служит приспособление, состоящее из оси, на которой под действием пружины вращается рычаг с винтом для зажима проволоки. Рычаг может быть закреплен относительно стакана в любом положении. Стрелка связана с рычагом и служит для указания положения. Указательный и установочный диски закреплены на стакане. Для поворота диска имеется рукоятка. На указательном диске нанесены деления, по которым можно оценивать величину натяжения проволоки. При включении тумблера через ось и стойку проходит ток, нагревая электродную проволоку. Для подачи инертного газа под герметичный кожух предусмотрен патрубок.

Приспособления для подачи электродной проволоки в зону обработки. Для обеспечения подачи, правильного направления и прямолинейности оси электрода при прошивании отверстий используют приспособление, схема которого показана на рис. 2, а.

Отрихтованная электродная проволока через направляющую втулку подается к роликам, которые приводятся во вращение от электродвигателя-регулятора через тонкий вал. Ролики укреплены в корпусе и получают вибрацию от вибратора, состоящего из. сердечника с катушкой, якоря, корпуса и консольно закрепленной мембраны. После роликов электродная проволока попадает в заборную воронку кондуктора, установленного в призме, закрепленной на пластине. Дальнейшее направление проволоки осуществляется кондуктором (рис. 2, б), состоящим из двух металлических наладок, соединенных винтами и фиксированных от относительного смещения штифтами. Предварительное направление электрода осуществляется через отверстие, образованное эбонитовыми пластинами. Окончательное направление осуществляется алмазной призмой, состоящей из двух неподвижных камней, образующих собственно призму, и рубинового камня, поджимаемого сверху пружиной.

Имеются приспособления, в которых подача электрода осуществляется с помощью токопроводящих (медных) роликов с изолированными осями вращения (рис. 2, в). Направляющий ролик, получающий вращение от электродвигателя-регулятора, имеет треугольную канавку, которая направляет электрод. Прижим электрода осуществляется роликом. Сила прижатия роликов друг к другу регулируется пружиной с помощью гайки. Поджимной ролик укреплен в качающейся на оси серьге. Приспособление смонтировано в корпусе. Подвод тока осуществляется одновременно к обоим роликам с помощью шёток. Электрод к роликам подается через направляющую изоляционную втулку. Для отжатия прижимного ролика при смене электрода предусмотрена рукоятка.

Рис. 2. Приспособления для подачи электродной проволоки

Рис. 3. Приспособления для установки и закрепления изделии

Приспособления для установки и закрепления изделий. Важным условием получения отверстий правильных по форме и размерам является обеспечение точной и надежной базировки и фиксации обрабатываемых изделий относительно подаваемого электрода-инструмента. Обычно приспособление создается применительно к конкретному изделию или группе подобных изделий. На рис. 3 представлена схема приспособления для последовательного электроэрозионного прошивания нескольких отверстий в распылителе форсунки. Приспособление основанием устанавливают на суппорте электроэрозионного станка. Распылитель гайкой закрепляют на направляющей игле, которая расположена на поворотном диске, имеющем количество пазов, соответствующее количеству отверстий. Поворот диска осуществляют рукояткой на фиксацию — защелкой. Стрелка указывает номер прошиваемого отверстия. Поворотный диск и защелка установлены на съемном суппорте, двигающемся по направляющим. Для смены распылителя суппорт снимается с направляющих при откинутом упоре. Для интенсификации процесса обработки в некоторых случаях изделию сообщаются колебания.

Приспособления для прошивания отверстий и пазов. Для прошивания отверстий различных форм и конфигураций в труднообрабатываемых материалах можно с успехом использовать электроискровые станки, предназначенные для обработки непрофили-рованным электродом (4531, 2019 и др.), оснастив их специальным приспособлением. Изделие, в котором необходимо получить отверстие, устанавливают на столе станка, а приспособление — на посадочном винте — штифте. Продольный паз. в плите дает возможность перемещать приспособление вверх и вниз при его наладке перед обработкой изделий. Электродвигатель переменного тока, предназначенный для сообщения вращения электроду-инструменту, крепят к плите винтами и соединяют изоляционной муфтой с осью приспособления, на которую насажен патрон или цанга с электродом. Ось опирается на два шариковых подшипника, запрессованных в корпусе, который, в свою очередь, крепят к плите хомутиком. Питание к электроду подводится через клеммовое соединение. При прошивании фигурного отверстия профилированным электродом электродвигатель не включается, и вращение электрода-инструмента не осуществляется.

Для обработки отверстий в зажимных цангах с твердосплавными вставками служит приспособление. Оно состоит из обоймы с гнездами, выполненными по форме цанги и зажимной гайки. Обрабатываемую цангу вставляют в гнездо и зажимают гайкой. Электрод-инструмент соответствующего диаметра, зажатый в электрододержателе станка, выставляют строго по оси цанги. Обработку детали производят, перемещая электрод вниз.

Для выполнения узких прорезей в цанге используют приспособление, состоящее из призмы, прижимного винта, прижима, крепежного винта. Цангу укладывают цилиндрической частью в паз, предусмотренный в призме, и зажимают. Тонкую плдстину-электрод закрепляют в электрододержателе станка. Узкие прорези получают при перемещении электрода вниз.

Рис. 4. Приспособления для обработки конструктивных элементов в труднообрабатываемых материалах

Реклама:

Читать далее:

Обработка, основанная на явлении пробоя

Статьи по теме:

  • Маркирование миниатюрных изделий
  • Изготовление микроминиатюр
  • Термическая обработка миниатюрных изделий
  • Технология сварки элементов микросхем
  • Сварные соединения из миниатюрных элементов

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум