Эрозионная обработка металла

Электроэрозионная обработка металлов

Электроэрозия – разрушение поверхности изделия при помощи электрического разряда. Такой вид обработки применяется для изменения форм, размеров, шероховатости и свойств поверхности деталей. С помощью данного метода изготавливаются предметы, которые невозможно получить с помощью механического метода обработки.

Электроэрозионная обработка известная еще с 50-ых годов прошлого века, но только в последние десятилетия она стала пользоваться большой популярностью. Основоположниками данного метода являются российские ученые Б.Р.Лазаренко и Н.И.Лазаренко. Первый электроэрозионный станок с автоматическим программным управлением появился в 1969 году. Данный метод можно отнести к инновационным технологиям.

С помощью данного метода можно работать с изделиями сложных форм, различных размеров и деталей из твердых материалов. Детали шлифуют, копируют, упрочняют, наносят гравировку, делают различное напыление.

Электроэрозионная обработка повышает производительность и качество деталей. Такой вид обработки является альтернативой механическому воздействию. Электроэрозионные технологии часто используют при изготовлении различных инструментов.

Схема электроэрозионной обработки:

  • Электрод
  • Конденсатор
  • Емкость
  • Реостат
  • Источник электропитания

Напряжение такой схемы характеризуется импульсным типом с разной полярностью.

Для деталей небольших размеров используется электроискровой способ.

При работе со сплавами применяют электроконтактную обработку.

При таких видах обработки можно получить самые разнообразные детали. Глубокие пазы, внутренние радиусы, штамповая оснастка – все это позволяет сделать электроэрозионная технология.

Существуют разные методы подвода энергии в электроэрозионной технологии обработки материала:

  • Через контакт
  • Через канал
  • Контактно-дуговой
  • Комбинированный
  • Электро — химический
  • Абразивный

Все методы заключается в удалении поверхности материала с помощью воздействия тока. Такую схему обычно применяют для черновой обработки металла.

В процессе обработки создаются периодичные и импульсивные разряды. В этот момент среда между электродами становится электрически прочной. Длительность импульса влияет на полярность.

Инструмент для обработки обычно имеет произвольную форму. С помощь него можно обрабатывать закрытые каналы, которые оказываются вне доступа при механическом типе обработки.

Изменение деталей с помощью электроэрозионной обработки происходит за счет воздействия электрических разрядов. Обработку производят либо в газовой среде, либо в жидкости. С помощью данной технологии можно применять ко всем видам сплавов. Необходимое условие для обработки — постоянный ток. Его напряжение и сила зависят от типа обрабатываемой поверхности и поставленных требований.

Весь процесс происходит за счет разрушения верхнего слоя материала. Раньше такая эрозия воспринималась как отрицательное явление, но в современном производстве оказывает положительный эффект на качество материала.

Электроэрозия зависит от возникающего импульса. Импульс характеризуется длительностью, амплитудой, мощностью, износом, частотой энергий.

Многие компании занимаются электроэрозионной обработкой материалов, но к сожалению, не все делают это качественно. Некоторые фирмы используют некачественные станки, что приводит к снижению качества обрабатываемой поверхности. В каталоге ПромМаркета представлены только проверенные компании, занимающиеся электроэрозионными технологиями.

Электроэрозионная обработка подразделяется на несколько видов:

Отрезка – с помощью специального инструмента (диск, проволока) деталь разделяется на две части. Применяется для высокоточных и универсальных деталей, например, в ювелирном производстве.

Вырезание — с помощью инструмента происходит обрезка детали по заданной схеме. Такой вид обработки используется при изготовлении матриц, шаблонов, резцов и т.п. В каталоге ПромМаркета представлены все компании, оказывающие качественное электроэрозионное вырезание.

Прошивание – происходит во время воздействия точечного электрода. Электроду задается специальная формула поперечного сечения. От заданной формулы зависит форма эрозионного углубления в поверхности материала. Обычно таким способом обрабатывается нержавеющая сталь, титан, закаленная сталь. Все токопроводящие металлы подходят для данного вида обработке.

Копирование – данный вид обработке предполагает отображение формы поверхности инструмента на заготовке.

Маркирование – нанесение на поверхность знаков, букв, цифр.

Упрочнение – придание материалу специальных свойств. Поверхность детали становится прочной и износоустойчивой.

Адоно — механический способ – используют специальную жидкость. На поверхности детали образуется пленка, которую убирают механическим способом.

Шлифование – позволяет убрать большой слой без деформации материала.

Для отрезки и вырезки используют:

  • Латунную проволоку
  • Медно-цинковую проволоку
  • Молибденовую проволоку

Для прошивания и копирования применяют:

  • Электролитическую медь
  • Медные сплавы
  • Серый чугун
  • Алюминий и его сплавы

Для проведения электроэрозионной обработки используют специальные станки. В современной промышленности такие станки автоматизированы, поэтому их использование на производстве не составляет больших сложностей. На станках обрабатывают большие изделия, используют разный угол обработки, а также обработку нескольких деталей одновременно. Использование станков повышает качество и производительность труда.

На таких станках есть возможность проектирования электродов-инструментов. Такие инструменты широко применяются для обработки сложных деталей. Проектирование используется для производства дорогих и эксклюзивных деталей.

Недостатков у электроэрозионной обработке немного — небольшая производительность, высокое потребление электроэнергии, возможность применения только для материалов, проводящих электричество. А вот достоинств намного больше.

Рассмотрим основные преимущества электроэрозионных технологий:

  • Применяется для металлов с разными свойствами
  • Исходный результат намного превышает полученное качество при механической обработке
  • Возможность копирования формы инструмента
  • Отсутствие физического воздействия на материал
  • Подходят детали любых размеров и форм
  • Отсутствие неровностей и заусенцев на поверхности материала
  • Автоматизация процесса с помощью специальных станков
  • Бесшумная работа станков
  • На выходе получается однородная поверхность детали
  • Риск деформации сведен к минимуму
  • Низкий износ используемых инструментов
  • Итог обработки – полностью готовая деталь

Элетроэрозионная обработка позволяет воплощать в жизнь различные конструкторские решения. Детали, полученные таким способом, характеризуются надежностью и качеством. Такой вид обработки является ключевым в современной промышленности.

Технология электроэрозионной обработки металлов

Чтобы изменять размеры металлических деталей без каких-либо изменений их физических свойств, используется [электроэрозионная обработка], выполнение которой требует наличия специального оборудования и хорошего знания соответствующих технологий.

Электроэрозионная обработка металлов, помимо изменения размеров различных деталей, дает возможность также получить отверстия требуемой формы и конфигурации, сделать при необходимости фасонные полости, а также изготовить профильные канавки и пазы на тех заготовках, которые созданы на основе твердых сплавов.

На видео в статье наглядно показано, как проводится данный вид обработки и какие проблемы могут возникнуть в процессе.

Кроме этого, данный метод дает возможность сделать различный инструмент более прочным, позволяет про
>изводить качественное электропечатание, высокоточное шлифование, выполнять резку деталей, а также многое другое.

Простейшая схема, при которой возможна обработка, в обязательном порядке содержит определенный электрод, состав, который подходит для выполнения электрического разряда, а также такие элементы, как конденсатор, реостат и непосредственно сам источник питания.

Выполнять данный вид обработки металлических деталей следует при полном соблюдении соответствующих правил по технике безопасности.

Основной принцип работы

Для того чтобы на практике выполнить данный вид обработки, необходимо, для начала, правильно собрать в единую цепь все необходимые элементы, а также выполнить предварительную подготовку деталей, с которыми предстоит работать.

В настоящее время на промышленных предприятиях используют несколько видов электроэрозионной обработки металлических деталей.

Следует отметить, что одним из главнейших элементов в схеме, по которой выполняется электроэрозионная обработка, является электрод, который должен обладать достаточной эрозионной стойкостью.

В этом случае целесообразно использовать в качестве электрода такие металлы, как медь, графит, вольфрам, а также латунь и алюминий.

Если посмотреть со стороны химии, то данный метод термического воздействия непосредственно на металл определенным образом разрушает его кристаллическую решетку, за счет чего происходит высвобождение некоторых категорий ионов.

Достаточно часто для обработки металла используют электроимпульсный и электроискровой методы. Кроме этого, можно встретить так же электроконтактный и анодно-механический способы. Более детально об этом смотрите в видео в статье.

В том случае, когда для металлических деталей требуется черновая обработка, как правило, используется электроимпульсная схема обработки.

В этом случае при проведении необходимых работ температура вырабатываемых импульсов может подниматься до пяти тысяч градусов по Цельсию. Это позволяет увеличить такой параметр, как производительность.

При необходимости выполнить данный тип обработки заготовок с небольшими габаритами и размерами, целесообразно использовать электроискровой способ.

В свою очередь, при работе со сплавами в жидкой среде, в большинстве случаев применяют электроконтактную обработку.

Читать еще:  Станок для запрессовки подшипников своими руками

Следует отметить, что те свойства, которые приобретает металл после того, как будет произведена такая обработка, могут совершенно по-разному сказаться на эксплуатационных характеристиках деталей.

В большинстве случаев, под воздействием высоких температуры и токов у обрабатываемых деталей значительно повышается прочность, притом, что в самой структуре сохраняется мягкость.

Типы используемого оборудования

Как известно, существуют самые разные методы и способы обработки поверхностей металлов, при этом данный вид является более эффективным, чем механические.

Связано это главным образом с тем, что тот инструмент, который используется для проведения механических типов обработки, стоит гораздо дороже, чем проволока, которая применяется при электроэрозионной обработке.

На промышленных предприятиях для электроэрозионной обработки самых разных деталей используется специальное оборудование.

В том случае, когда необходимо изготовить пресс-формы и детали со сложной формой, а также при производстве некоторых материалов, к которым применяются высокие требования к точности обработки, используют проволочно-вырезные электроэрозионные агрегаты.

Как правило, на таком типе оборудования изготавливают самые разные детали для самолетов, электроники и даже космической сферы.

На видео, которое размещено ниже, можно увидеть, как проводится такая обработка с использованием электроэрозионного оборудования.

Для массового и серийного производства деталей по данному методу в большинстве случаев используют копировально-прошивочные агрегаты.

Такие станки позволяют получить достаточно точные сквозные контуры, а также мелкие отверстия, что успешно используется при производстве сеток, а также штампов в инструментальной сфере промышленности.

Как правило, оборудование данного типа подбирается, исходя из поставленных задач, а также финансовой окупаемости. Следует отметить и то, что электроэрозионную обработку относят к сложным и достаточно трудоемким рабочим процессам.

Ее невозможно провести в домашних условиях своими руками. К работе на станках для данного вида обработки деталей допускаются только квалифицированные и аттестованные люди, которые имеют соответствующий опыт работы в данной сфере.

При выполнении электроэрозионной обработки необходимо не только соблюдать технику безопасности, но и обязательно надеть спецодежду.
Видео:

Преимущества обработки

Электроэрозионное воздействие на металл должно выполняться только на специальном оборудовании и под присмотром квалифицированного человека, который имеет соответствующий допуск.

Несмотря на то, что данный способ делает заготовку более качественной и точной, все же на промышленных предприятиях больше всего распространена механическая обработка металлических поверхностей.

В этом случае следует отметить все основные преимущества электроэрозионного воздействия на различные типы заготовок.

В первую очередь, при использовании данного метода удается добиться высочайшего качества поверхности металла, она становится однородной и максимально точной.

Следует отметить и то, что в этом случае необходимость в проведении финишной обработки полностью исключается. Кроме этого, данный метод дает возможность получать на выходе поверхность с самой разной структурой.

К достоинствам электроэрозионного воздействия следует отнести и возможность работать с поверхностью практически любой твердости.

Также при данном методе полностью исключается деформация поверхности у деталей с небольшой толщиной.

Это происходит по причине того, что метод не предполагает какой-либо механической нагрузки. При данном способе воздействия на металлическую поверхность рабочий анод имеет минимальный износ.

Следует отметить и то, что электроэрозионное воздействие позволяет получить при минимальных усилиях поверхности самых разных конфигураций и геометрических форм.

Еще одним достоинством данного процесса является полное отсутствие шума во время работы на специальном оборудовании.

Конечно, есть и свои проблемы такого воздействия на металлическую деталь, однако они не сильно сказываются на ее эксплуатационных свойствах.

Электроэрозионный станок, используемый для обработки различных металлов, можно увидеть на видео, которое размещено ниже.

Технология обработки

Для того чтобы досконально разобраться во всех преимуществах электроэрозионного воздействия на металлические заготовки и понять сам принцип, необходимо подробно рассмотреть один из способов.

Так, простейшая электроэрозионная схема должна в обязательном порядке состоять из таких элементов, как электрод, емкость для рабочей среды, а также конденсатора, реостата и непосредственно источника, обеспечивающего необходимое электропитание.

В данную схему должны быть включены все необходимые элементы в определенной последовательности. Питание данной схемы осуществляется от напряжения импульсного типа, при этом оно должно иметь разную полярность.

Это даст возможность получить необходимые для работы электроимпульсный и электроискровый режимы.

При подаче напряжения идет зарядка конденсатора, от которого разрядный ток поступает на электрод, который должен быть предварительно опущен в емкость с рабочим составом и заготовкой.

После того, как на конденсаторе напряжение достигнет необходимого потенциала, произойдет пробой жидкости, которая быстро нагреется до температуры кипения, а кроме этого, в ней возникнет пузырь из газов.

Этот пузырь будет способствовать локальному нагреву заготовки, у которой произойдет плавление самых верхних слоев, что позволит обеспечить заданную форму.

В данном способе есть определенные проблемы, которые требуют постоянного контроля самого процесса, а поэтому лучше воспользоваться более совершенными методами.

На видео выше показана обработка, проводимая на профессиональном оборудовании.

Электроэрозионная обработка металлов

Существует довольно много различных способов, применяемых для изменения размеров, формы, качества металла. Некоторые позволяют существенно повысить качество поверхности и ускорить процесс изменения размеров. Электроэрозионная обработка – способ изменения формы, размеров, показателя шероховатости, свойств поверхности, который заключается в воздействии электрического разряда на заготовку при использовании электрода-инструмента.

Основы технологии

К особенностям, которыми обладает электроэрозионная обработка, можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. В качестве одного из электродов выступает заготовка, другого – электрод-инструмент.
  2. Подача разряда проводится периодически, в виде коротких импульсов, так как подобное влияние позволяет восстановить электрическую прочность среды между электродами.
  3. Униполярные импульсы подаются для того, чтобы уменьшить износ используемого электрода-инструмента.
  4. Важным моментом можно назвать то, сколько длится импульс. При малой продолжительности подаваемого импульса существенно повышается износ анода. Однако при большой длительности импульса существенно повышается износ катода.

Схема электроэрозионного метода обработки

Зачастую на практике используется способ подключения к положительному и отрицательному плюсу генератора переменного тока.

Классификация методов

Существуют следующие способы электроэрозионной обработки заготовок:

  1. Комбинированный метод – предусматривает использование сразу нескольких методов воздействия. Некоторое оборудование позволяет комбинировать механическую и электроэрозионную обработку. Этот метод довольно популярен в последнее время, так как дает возможность достигнуть высоких результатов.
  2. ЭЭХО или электроэрозионно-химическое шлифование – метод воздействия, который предусматривает комбинирование метода подачи тока и электролита. Метод довольно популярный, позволяет повысить качество поверхности и изменить форму заготовки.
  3. Абразивная с подачей электрического тока позволяет воздействовать на заготовку для изменения шероховатости. В данном случае оборудование предназначено исключительно для получения определенной шероховатости.
  4. Анодно-механическое воздействие определено тем, что процесс происходит в жидкой среде. В данном случае после подачи тока на поверхность появляется пленка, которая в последствие удаляется механическим методом.
  5. Электроэрозионное упрочнение путем обработки электричеством характеризуется тем, что используемое оборудование позволяет существенно повысить прочность поверхностного слоя. Процедура не занимает много времени, проста в исполнении.
  6. Объемное копирование – оборудование в данном случае имеет инструмент определенной формы и размеров, которые отражаются на заготовке при подаче тока.
  7. Прошивание – способ электрического воздействия, при котором образуется отверстие определенного диаметра и формы.
  8. Маркирование проводится путем нанесения определенной информации, которая остается на долгое время. Данная маркировка проста в исполнении, менее затратная.
  9. Электроэрозионная резка проводится довольно часто. Она отличается тем, что можно получить высокоточные размеры путем резания этим методом.
  10. Шлифование также проводится довольно часто.

Схема проволочно-вырезного электроэрозионного станка

Вышеприведенные моменты определяют то, что электроэрозионная обработка металлов позволяет получить заготовку с наиболее подходящими показателями.

Характеристики электрического разряда

От того, как подается электрический разряд, зависит многое. Электроискровая обработка может характеризоваться нижеприведенными моментами:

  1. Первый этап заключался в электрическом пробое. При нем происходит искровой разряд.
  2. Следующим этапом становится возникновение дугового разряд, который оказывает более серьезное воздействие.

Вышеприведенные моменты определяют то, что многие генераторы способны выдавать многоступенчатый разряд. Подобный подход позволяет существенно повысить качество получаемого результата.

Длительность и частота импульса определяется тем, какое воздействие следует оказать на поверхность. Длительность одного импульса может находится в пределе 0,1 … 10 −7 секунды. Также важным показателем можно назвать частоты в диапазоне от 5 кГц до 0,5 МГц. Следует отметить, что электроэрозия позволяет получать качество поверхности с наименьшей шероховатостью: чем меньше длительность импульса, тем меньше показатель. Показатель площади заготовки определяет то, какая сила тока используется. К примеру, при площади 3 600 квадратных миллиметров показатель силы тока составляет 100 А.

Читать еще:  Цех по производству корпусной мебели

Преимущества рассматриваемого метода

К достоинствам рассматриваемого метода можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. Используемый инструмент, который выступает в качестве электрода, может иметь произвольную форму. Этот момент определяет то, что можно провести образование закрытых каналов. Механическое снятие металла имеет много ограничений в плане того, какие можно получить формы.
  2. Заготовка может быть представлена любым токопроводящим материалом. Однако отметим, что использовать материалы с высоким сопротивлением нельзя. Высокий показатель сопротивления приводит к нагреву поверхности.
  3. Рассматриваемый процесс полностью автоматизирована. Этот момент определяет то, что вероятность возникновения человеческого фактора, приводящего к браку, исключается.
  4. Точность получаемых размеров и степени шероховатости очень велика. При этом важно отметить, что можно получить высокую точность формы, размеров, шероховатости и других показателей.

Электроэрозионная обработка – современный метод производства, который с каждым годом пользуется все большей популярностью. В последнее время создается довольно много оборудования, которое может оказывать действие электрического разряда.

Недостатки

Есть определенные недостатки, которые определяют отсутствие возможности повсеместного использования электроэрозионной обработки. К основным недостаткам можно отнести?

  1. Невысокая производительность. Для изменения формы или размеров, качества поверхности требуется довольно продолжительное воздействие электрического разряда. Большая часть оборудования имеет следующий показатель производительности: 10 миллиметров за одну минуту.
  2. Высокое энергопотребление определяет то, что стоимость получения деталей очень высока. Электричество – самый дорогой источник энергии, который используется во многих сферах промышленности.
  3. Сложность процесса определяет то, что управлять оборудованием может исключительно профессионал.
  4. Есть определенные требования к тому, где устанавливается техника. Стоит учитывать то, что технология предусматривает подачу тока с высокой силой тока и напряжением.

В заключение отметим, что электроэрозионная обработка в последнее время используется в различных отраслях промышленности для изменения эксплуатационных качеств материала. При определенном воздействии можно повысить сопротивление поверхности к образованию царапин, появлению отпечатков пальцев и так далее.

Технология электроэрозионной обработки

Электроэрозионная обработка металлов — технология, которая заключается в том, что между электродом-инструментом и материалом заготовки возникает горение электрической дуги, проходящее с потерей вещества между катодом и анодом. Меняя среду, окружающую канал разряда, полярность заготовки и длительность импульсов, можно добиться контролируемого разрушения заданной поверхности детали либо формирования на ней других поверхностей. Происходит электрическая эрозия одного или другого электрода.

Все металлы и сплавы являются хорошими проводниками, поэтому при помощи данной технологии стали доступны: электроэрозионная резка проволокой, сверление, упрочнение поверхности, тонкая шлифовка, прошивка, наращивание поверхности и копирование.

Виды электроэрозионной обработки

Электроэрозионную обработку (сокращенно ЭЭО) можно разделить на следующие виды:

  • электроискровая;
  • электроимпульсная;
  • электроконтактная;
  • высокочастотная.

При электроискровой обработке на анод-заготовку подается положительный заряд тока, а на другой электрод-инструмент — отрицательный, он является катодом. Среду, окружающую канал разряда между катодом и анодом, заполняют специальной диэлектрической жидкостью. Генератор импульсов регулирует продолжительность, а изменение емкости конденсатора управляется мощностью импульса.

Электроэрозионная резка проволокой — технология, при которой используются материалы, обладающие высокой эрозионной стойкостью. Управляя величиной энергии импульса, можно добиться более высокой производительности или чистоты обрабатываемой поверхности. Предварительная обработка происходит на жестких и средних режимах, а чистовая — на мягком и сверхмягком режиме, что позволяет добиться высокой точности заданных параметров воздействия. На видео показана технология:

Принцип электроимпульсной обработки заключается в том, что на обрабатываемую деталь подают отрицательный заряд тока с длительностью импульса свыше 0,001 с. Деталь обрабатывается ионным потоком при температуре горения дуги более +5000°C, что гораздо выше температуры кипения металлов. Скорость обработки детали возрастает многократно, но качество обрабатываемых поверхностей гораздо хуже, чем при электроискровом воздействии.

Реализация разных видов электроэрозии в станках универсального типа позволяет выполнять большой объем работ с разными исходными заданиями. Специализированные и универсальные электроэрозионные станки позволяют изготавливать сита и сетки с размером ячеек от 0,15 до 2 мм и толщиной заготовки 2 мм с высоким уровнем производительности. Производят прошивку отверстий, щелей и технологических полостей в металлах и сплавах толщиной до 100 мм, а также электроэрозионную шлифовку поверхностей.

Электроэрозионное упрочнение верхнего слоя металла (легирование) одним станком является важным направлением производства износостойких режущих инструментов и примером реализации электроимпульсной технологии вместо традиционной металлургии. Электроконтактная обработка позволяет эффективно обрабатывать детали, выполненные из сверхтвердых сплавов, чугуна и титана. С ее помощью можно производить шлифовку, прошивку фасонных отверстий, выполнять работы по чистовой резке и фрезеровке внутренних полостей.

Принцип работы станков

Электроэрозионная обработка материалов выполняется с использованием особого оборудования. Рядом с помещенной в станок деталью устанавливается специализированный инструмент — электрод, который может иметь вид бесконечного проводника (проволочная электроэрозионная резка) или заданную форму для прошивки фасонных отверстий и окон. Обрабатываемая деталь и инструмент подключаются к источнику питания.

Комплекс деталь-инструмент помещают в ванну с жидкой диэлектрической рабочей средой или обеспечивают подачу жидкого диэлектрика в искровой рабочий промежуток между инструментом и деталью. При включении силовой части станка между ними появляется разность потенциалов, что приводит к возникновению направленного электрического разряда.

При пробивании слоя диэлектрической жидкости происходит электрическая эрозия материала. Продукты эрозии из межэлектродного промежутка удаляются принудительной подачей диэлектрической жидкости или устраняются при ее естественной циркуляции и оседают на дне ванны.

Существует разница между электроискровой технологией и режимом электроимпульсной обработки материала. Электроимпульсный режим подразумевает наличие шагового генератора, который обеспечивает периодические разряды высокого напряжения импульсного типа. В период прохождения импульса происходит испарение и плавление материала проводника. Меняя параметры продолжительности и мощности одного импульса, можно регулировать скорость и глубину обработки, а также полярность проводников.

Возможности оборудования

Применение электроэрозионного оборудования является более эффективным, чем механические традиционные виды обработки материалов. Широкие возможности прецизионной обработки сверхтвердых сплавов и высокая вариативность инструментов позволяют изготавливать детали на уровне качества и сложности, недоступном для традиционных механических станков.

Электроэрозионные станки позволяют производить обработку деталей с минимальными внутренними радиусами, изготавливать высокоточные штампы без дальнейшей чистовой подгонки. Исчезла необходимость проводить промежуточные операции по термообработке заготовки, оборудование позволяет осуществлять подгонку и притирку сопряженных деталей.

Электроэрозионная резка проволокой позволяет производить разделение металлов высокой прочности и сложных контуров эффективнее, чем механические станки. Скорость обработки, параллельность линий реза по всей глубине обрабатываемой заготовки и высокая точность линии кромок делают электроэрозионные установки незаменимыми в работе со сверхтвердыми материалами.

Станки с ЧПУ обеспечивают высокую точность, скорость и производительность. Электроискровое упрочнение дает возможность увеличить твердость обрабатываемой поверхности детали, тем самым позволяет существенно повысить ее износостойкость уже после формирования и обработки.

Электроэрозионная резка металла

Метод электроэрозионной резки металла (ЭЭР) позволяет выполнять обработку заготовки с более высокой скоростью, чем метод электроэрозионной контурной прошивки, т. к. площадь обрабатываемой поверхности в единицу времени ограничена диаметром проволоки или единичного электрода инструмента. Электроэрозионная резка не требует использования черновых и чистовых контуров-электродов, а сразу вырезает требуемый контур детали.

Электрод-проволока изготавливается из металлов и сплавов с высокой эрозионной стойкостью (латунь, вольфрам) и в процессе работы при постоянной протяжке через искровой промежуток имеет минимальный износ и постоянный диаметр. Это позволяет добиться сверхвысокой точности обработки изделия. Данный метод дает возможность проводить чистовую шлифовку деталей независимо от формы, размеров и шероховатости обрабатываемой поверхности.

Электроэрозионная резка позволяет изменять размеры металлической заготовки без нарушения ее физических свойств, что существенно увеличивает технологическую вариативность производства. Появляется возможность расширить спектр используемых металлов, материалов и сплавов в технологической линейке производства.

Электроэрозионная резка проволокой чаще всего применяется на крупных промышленных предприятиях для производства высокоточных серийных деталей, поскольку позволяет придать заготовке сложный контур и производить вырезку конических отверстий с углами до 30° при высоте обрабатываемой заготовки до 400 мм. Несомненным преимуществом данного вида обработки является тот факт, что после окончания резки деталь не требует дополнительной шлифовки, а это существенно влияет на себестоимость и скорость полного цикла изготовления.

По этой же схеме осуществляется резка заготовок с малой толщиной и различной степенью обработки поверхности металлов, т. к. воздействие электрического разряда при резке не деформирует обрабатываемую поверхность. Электроэрозионная резка нашла широкое применение в производстве ювелирных изделий. Технология ЭЭО позволяет также поместить нужную информацию или рисунок на тонкую заготовку без ее деформации, при этом возможно нанесение не только на металл, но и на другие виды токопроводящих материалов.

Читать еще:  Чиллер для аквариума своими руками

Самодельные станки

Изготовить станки для электроэрозионной обработки своими руками — трудоемкая задача. Главной сложностью станет обеспечение точности действий и получение достаточной мощности искрового разряда. Чаще всего самодельные станки — это установки для маркировки или маломощные устройства, с помощью которых выполняется электроэрозионная резка проволокой. Встречаются и прошивные станки для обработки заготовок из различных металлов небольшой толщины.

Добиться при работе на самодельных электроэрозионных станках такой же точности и производительности, как на установках, произведенных промышленным путем, — задача недостижимая. Для самодельного станка прежде всего нужен искровой генератор. Это самый сложный элемент, который придется сделать самостоятельно.

Чтобы аккумулировать большое количество энергии за короткий отрезок времени и выдать ее с фиксированной длительностью импульса, необходимы знания и умения далеко не рядового уровня. Потребуется найти достаточное количество конденсаторов большой емкости; молибденовую, вольфрамовую или латунную проволоку; обеспечить систему протяжки через искровой промежуток с нужным натяжением и скоростью; синхронизировать ее подачу и намотку на барабаны; обеспечить приток диэлектрической жидкости (подойдет дистиллированная вода или масло), ее сбор и рециркуляцию.

Как результат, скорее всего, получившийся станок утратит все преимущества ЭЭО-технологии, и ленточная пила, хороший электролобзик или гравер справится с работой гораздо лучше и быстрее.

Преимущества данного вида обработки

Электроэрозионная обработка обеспечивает множество преимуществ. Она позволяет производить сложную обработку любых токопроводящих заготовок, включая твердые кристаллы, высокопрочные сплавы, чугуны и различные металлы, не нарушая при этом физико-химических свойств материалов и игнорируя их твердость, хрупкость и вязкость. Процесс исключает силовое воздействие на поверхность, что позволяет обрабатывать хрупкие и тонкостенные детали. Исключается использование инструментов и абразивов, превосходящих по твердости обрабатываемый материал.

Существует возможность проводить работы с большой деталью без помещения ее в специальный станок. Достаточно локализовать место работы на поверхности детали. Допускается использование одного и того же электрода-инструмента как для черновой, так и для чистовой обработки детали.

Данная технология дала возможность проводить электроэрозионную резку заготовки одновременно по двум координатам с большой точностью и высокой чистотой поверхности. Она позволяет обрабатывать внутренние технологические полости (при изготовлении резьбы) в тугоплавких материалах высокой прочности.

Электроискровой метод нанесения покрытий позволяет произвести упрочнение поверхности детали на существенную глубину. Метод электроэрозионной маркировки дает возможность нанести изображения на любые токопроводящие поверхности заготовки, в том числе имеющие малую толщину. Процесс выполняется без деформации детали, т. к. происходит пробой на фиксированную глубину материала.

Особенности электроэрозионной обработке металлических изделий

Металл можно обрабатывать разными способами – шлифовкой, ковкой, токарными операциями. Наиболее точные и высококачественные изделия помогает получить электроэрозионная обработка.

Основные этапы работы

Электроэрозионная обработка металлов требует для работы нескольких компонентов:

  • источник электричества;
  • реостат;
  • резервуар для диэлектрической жидкости;
  • конденсатор;
  • электрод.

С помощью пропускания тока через электроды выполняется термическая обработка поверхностей. В результате чего происходит разрушение кристаллической решётки поверхностного слоя металлических деталей. При уменьшении расстояния до критического между электродом и обрабатываемым металлом появляется разряд. Чтобы увеличить его силу электроды погружают в рабочую среду – диэлектрическую жидкость. Для этой цели наиболее подходят минеральные масла или керосин.

На конденсатор подаётся напряжение до достижения требуемого потенциала. После этого электрический ток, подающийся на электрод, нагревает рабочую жидкость до закипания. В результате кипения создаётся газовый пузырь, в котором образуется поток ионов и электронов. Температура рабочей среды повышается до 12 тыс. °C, что позволяет расплавить металл. Таким образом, на поверхности металлических деталей образуется выемка.

Из-за огромной температуры часть ионов выпаривается, и поверхность элемента приобретает другие свойства. Вследствие такой обработки металлов деталь покрывает легированный слой и часть элементов рабочего электрода.

Необходимое оборудование

Электроэрозионный способ спецобработки применяется ко всем сплавам металлов за счёт их электропроводимости. Под действием электрического разряда выполняется множество видов работ:

  • электроэрозионная резка;
  • сверление;
  • шлифование;
  • гравировка;
  • легирование;
  • создание шаблонных деталей с высокой точностью;
  • восстановление формы;
  • добавление поверхностного слоя.

В современном оборудовании применяются кратковременные импульсы и длительные. Для питания необходим только постоянный ток. Напряжение и сила тока регулируется в зависимости от характеристики металла. В промышленности распространены в основном два типа устройства:

  • электроэрозионный проволочный станок;
  • электроэрозионный прошивной станок.

Проволочный, он же вырезной, станок применяют для обработки металлических деталей с большой толщиной. Прошивные станки необходимы для создания множества элементов с идентичными параметрами.

Проволочно-вырезной станок

Промышленный проволочно-вырезной станок обрабатывает заготовки с помощью электропроводящей проволоки без её непосредственного контакта с обрабатываемой поверхностью. Проволока изготавливается из тугоплавких металлов – вольфрама или молибдена, диаметром 0,01–0,02 см.

Обрабатываемый элемент выступает в качестве анода, а проволока – катода. Катанка перемещается одновременно к заготовке и вертикально. В процессе передвижения катода создаётся электрический разряд, который разрезает металл по необходимому контуру. И проволочный станок выполняет функцию фрезы. Но механическая обработка не позволяет подготовить заготовку с высоким качеством поверхности.

Точность металлообработки составляет от 12 до 110 мкм.

Виды работ, выполняемых на данном оборудовании:

  • создание сверхмалых углов;
  • изготовление радиусных вырезов с микроразмерами;
  • выполнение точных параллельных резов;
  • формирование высокоточных кромок.

Электроэрозионный прошивной станок

Электроэрозионный прошивной станок воздействует на заготовку электродом из тонкой проволоки контактным способом. Поперечное сечение электрода определяет форму выреза в детали. Прошивные станки используются для обработки нескольких видов сплавов:

  • высокопрочные сплавы для изготовления инструментов;
  • титан;
  • закалённая сталь;
  • нержавеющая сталь.

На прошивных станках возможна обработка любых электропроводящих поверхностей для выполнения высокоточных отверстий, выемок очень маленьких диаметров с большой глубиной, углублений со сложной формой.

Контактная обработка металлов помогает создавать высокоточные оттиски, пресс-формы и детали малых размеров. Для этой цели электрод выполняют как малогабаритную копию изделия необходимой формы из графита или меди.

Преимущества метода

Данный способ воздействия на металл обладает своими преимуществами:

  • Высокое качество обработанного металла.
  • Электроэрозионный метод позволяет добиться максимальной точности размеров деталей – до 12 мкм, что не обеспечит механическая обработка.
  • Отсутствие финишной обработки. Даже пескоструйная очистка не создаст такое разнообразие текстур.
  • Электроэрозионное воздействие исключает деформации мелких заготовок.
  • Универсальность в применении к любым сплавам металлов, независимо от их характеристик.
  • Разнообразие форм получаемых резов, отверстий и выемок.
  • Низкий уровень шума при работе электроэрозионных станков.
  • Абсолютная автоматизация процесса, что уменьшает количество брака и позволяет изготавливать множество идентичных деталей.

Технологический процесс

Технология электроэрозионной обработки металлов выполняется разными методами.

Комбинированный способ. Характеризуется объединением нескольких методов обработки – электроэрозионный с механическим. Такое объединение позволяет уменьшить влияние недостатков обработки и повысить эффективность.

Электроэрозионно-химическое шлифование. Суть метода состоит в сочетании способа подачи электричества и электролита. Что позволяет изменять формы детали и улучшать качества поверхности.

Абразивная обработка с воздействием электрического разряда. Данный метод позволяет менять степень шероховатости металла. От пескоструйной очистки отличается более точными результатами.

Анодно-механический способ обработки металла. Операция выполняется в жидкости. Образованная в результате плёнка на детали счищается механически.

Упрочнение. Метод позволяет создать более прочную поверхность металла.

Объёмное копирование. Электрод выполняется в форме уменьшенной копии требуемой конфигурации.

Прошивание – метод создания отверстий установленной конфигурации.

Маркировка, изготовленная электроэрозионным способом более долговечна и легко выполнима.

Электроэрозионная резка. Электрод бесконтактным способом прожигает металл. Контуры детали отличаются высоким качеством.

Шлифование предназначено для производства матриц вырубных штампов из твердосплавных металлов, магнитов. Метод позволяет снимать большой слой металла без деформации заготовок, исключается вероятность замыкания при изготовлении электромагнитов.

Наиболее распространены электроимпульсный и электроискровой методы. Для черновой металлообработки больше подходит электроимпульсный способ. От рабочего инструмента с отрицательным зарядом идёт электрический разряд, который направляет поток частиц в заготовку. Температура импульсов достигает 5 тыс. °C, что помогает повысить производительность.

Электроискровой метод чаще используется для деталей малых размеров и более точной спецобработки. Сквозь жидкую среду с диэлектрическими свойствами происходит пробой искрами. По этой схеме обрабатываемая деталь является анодом с положительным зарядом, притягивающим поток ионов. Ионы заготовки действуют на рабочий электрод. Импульсное напряжение действует не более 10 сек., чтобы электрод меньше разрушался.

Видео: Электроэрозионная прошивка отверстия

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector