Типы электроэрозионных станков и обработка металла

Выбираем электроэрозионный станок

Электроэрозия – разрушение металлических поверхностей под воздействием на них электрических зарядов. В основу этой технологии положены работы советских учёных Н. И. Лазаренко и Б. Р. Лазаренко.

Этим методом можно легко изменять размеры изделий из металла, получать в них отверстия различной формы и глубины. Отличные результаты даёт электроэрозионная обработка профильных пазов и канавок, полостей фасонного вида в деталях машин и механизмов.

Особенно сильно востребовано такое оборудование для изготовления деталей из твёрдых сплавов, где обычная механическая обработка затруднена.

Станки электроэрозионного типа обладают универсальными возможностями в обработке материалов, имеющих плотную структуру поверхностей. Этот вид обработки материалов выгодно отличается от других способов изменения формы и размеров деталей, так как трудоёмкость операций благодаря электроэрозионной технологии резко снижается.

Принцип работы электроэрозионного станка показан на приведенной схеме-рисунке. Под действием импульсного электрического генератора в зазоре между электродом и поверхностью детали образуются искровые разряды или иное электрическое взаимодействие.

Пространство искрового промежутка непрерывно омывается потоком охлаждающей жидкости, за счёт которой происходит удаление с обрабатываемой поверхности разрушенного металла. Под управлением блока  ЧПУ процесс протекает в заданном направлении и в требуемом количестве.

В качестве электрода чаще всего используется латунная проволока, которая по мере расхода подаётся в зону электроэрозионной обработки. Более современный расходный материал для электроэрозии – молибденовая проволока, расход которой на осуществление обработки одной детали ничтожен.

Однако эти станки имеют и существенные ограничения по сравнению с аппаратами для механической обработки деталей. Ведь они подходят для обработки лишь токопроводящих металлов и их сплавов.

Воздействовать на металл электроэрозионным путём можно различными способами: подавая на искровой промежуток как электрические разряды, так и импульсы параметрического вида.

В зависимости от требуемого результата обработки выбирается и более подходящий путь её выполнения.

Очень важным элементов этого воздействия на металлические поверхности является то, что при нём можно вести обработку заготовки по различным направлениям в одно и то же время.

Среди способов электроэрозионной обработки изделий различают:

  • электроимпульсный;
  • электроискровой;
  • электроконтактный;
  • анодномеханический.

К технологическим операциям, которые выполняются электроэрозионным путём, относятся:

  • структурное упрочнение;
  • шлифование;
  • маркировка;
  • резание;
  • доводка;
  • копирование объёмное;
  • доводка.

С помощью электрической эрозии на этих станках можно выполнять различные глухие проёмы, углубления и отверстия не геометрической конфигурации. Возможно также выполнение на поверхности отверстий резьбы любого профиля.

Станки способны производить выборку металла с внутренней поверхности изделий на заданную глубину, тем самым выполнять операции, заменяющие фрезерную и токарную обработки.

Технология электрической эрозии используется при обработке металлов, которые трудно поддаются классическому механическому станочному воздействию. К ним, в частности, относятся титан и его сплавы.

Чтобы выбрать, какой купить электроэрозионный станок, нужно точно определиться с задачами, которые будут ставиться пред этим оборудованием на предприятии и какие рабочие параметры станка потребуются для решения этих задач.

Вполне допустимо для выполнения определённых технологических операций в цехе купить б/у станок, предварительно проверив его работоспособность.

Практика показывает, что даже при большом количестве часов наработки оборудование для электроэрозионной обработки почти не подвержено износу.

Станки электроэрозионного типа

Реализуемые в производстве способы электроэрозионной обработки могут сильно отличаться в зависимости от конструкции станков, но остаётся одним и тем же сам принцип функционирования оборудования. Рассмотрим основные типы электроэрозионных станков, используемых для обработки металлических заготовок.

Проволочно-вырезной станок

Это станочное оборудование используется в целях контурной обработки изделий с высокими точностными показателями и низкой шероховатостью поверхности. Воздействие на обрабатываемую деталь происходит электродом в виде проволоки из молибдена диаметром 0,18 мм.

Затраты на работу этого оборудования довольно низкие, так как сама проволока используется много раз.

Традиционный электроэрозионный проволочно-вырезной станок, который не может использовать проволоку многократно, существенно проигрывает в себестоимости аналогичных рабочих операций.

Роль электролита в рабочей зоне станка играет охлаждающая жидкость, потоком которой вымываются эрозионные продукты и которая защищает обработанную поверхность детали от окисления воздухом. В качестве СОЖ используется водорастворимый концентрат специального состава.

Цена электроэрозионного копировального станка не очень высока по сравнению с аналогичными аппаратами традиционного типа, зато обслуживание его очень удобно за счёт использования блока ЧПУ. Чтобы обучить оператора основным приёмам работы на нём, потребуется не более двух дней.

С помощью этого станка можно изготавливать:

  • различные пресс-формы;
  • штампы;
  • зубчатые колёса;
  • шлицевые отверстия;
  • шпоночные пазы;
  • выемки сложного профиля с глубиной до 20 см.

На рисунке выше показан высокоскоростной электроэрозионный вырезной станок с ЧПУ, который относится к струйному типу и применяется для контурной обработки деталей.

Станки такого вида могут использоваться и в мастерских небольшого предприятия со штучным изготовлением изделий, и на крупных предприятиях в серийном производстве.

Электроэрозионный проволочный станок DK 7720 в настоящее время можно купить за 850 тыс. рублей.

Прошивной станок

Электроэрозионный копировально-прошивной станок в современном исполнении оснащён блоком ЧПУ, в который встроены функции автоматического позиционирования, орбитальность движения деталей и возможность прожигания боковых поверхностей.

Также станок оснащён функциями автоматического поиска кромки и поиска центральной точки зоны обработки. Наряду с этим в программах блока ЧПУ заложено определение глубины полости и автоматический выход инструментальной головки в нулевую точку.

Электроэрозионный прошивной станок предназначен для обработки как внутренних, так и наружных сферических элементов, работая по 3-мерной линейной траектории. Наряду с возможной обработкой поверхности по 2-х мерной дуге он может производить электроэрозионный прожиг, используя для обработки исходную матрицу изделия в качестве оригинала для копирования.

В настоящее время цена электроэрозионного станка этого типа колеблется около 1 млн. 800 тыс. рублей.

Станок электроэрозионный для резки металлов

Электроэрозионная резка проволокой применяется тогда, когда выполнить требуемый рез металлической детали или заготовки с помощью классической традиционной обработки невозможно, когда перед прочностью заготовки бессильны и фреза, и резец токарного станка.

Механическая резка не выгодна или даже невозможна, когда требуется получение внутри или снаружи детали острых углов со сверхмалыми радиусами закруглений. Эта ситуация возникает при обработки деталей, подвергшихся закалке или твёрдосплавных металлических соединений.

Иногда ещё к электроэрозионной резке металла прибегают, если из-за глубины или сложной структуры полости это выполнить механической простой операцией на фрезерном станке невозможно.

Проволочно-вырезные станки дополняют набор операций при изготовлении сложных деталей современного машиностроения.

Электроэрозионная резка представляет собой интенсивную электроэрозию металла в нужном сечении детали. Высокочастотные импульсы, вырабатываемые генератором, поддаются на электрод, который представляет собой проволоку из молибдена.

При работе генератора сама деталь перемещается в нужную сторону с помощью электрического привода направляющих станочной плиты. Выжигание металла происходит электрическими искрами, а затем разрушенный слой смывается охлаждающей жидкостью специального состава, непрерывно подаваемой в зону резки.

Перемещение проволоки для электроэрозионных станков всегда происходит в направлении, перпендикулярном оси барабана смотки.

Можно выделить те технологические операции, где работа элктроэрозионных режущих станков выгодно отличается от механической обработки металлов:

  • обработка сверхтвёрдых металлов и сплавов;
  • выполнение вырезов в заготовках с угловыми острыми кромками, имеющими сверхмалые радиусы закруглений;
  • обработка цилиндрических и фасонных поверхностей большой глубины;
  • обработка поверхностей с очень высокой точностью.

Чтобы запрограммировать обработку детали электроэрозионным станком, нужно иметь техническое задание и макет самого изделия. Формат представляемых данных может быть любой, перевод его в команды блока ЧПУ осуществляется оператором станка или программистом.

При электроэрозионной резке нет нужды использовать инструменты, более твёрдые чем материал обрабатываемой детали. Для резки твёрдосплавных соединений используется проволока из цветных сплавов, которую получают обычным способом.

Оборудование при резке также не отличается высокой сложностью, как и сами технологические приёмы работы с ним. Скорость рабочего процесса не зависит от твёрдости и прочности обрабатываемого материала.

При резке не требуется каких-либо усилий механического типа, благодаря чему качество обработки получается очень высокое. Количество же всевозможных операций и переходов на одну обработку сводится к минимуму даже при очень сложной форме детали.

Различные по техническим характеристикам станки для резки имеют разную производительность рабочего процесса, но все они могут выполнять схожие операции, лишь за разное время.

Модели современных станков

Современный станок электроэрозионной обработки металлов состоит из следующих узлов:

  • электродвигатели, действующие независимо друг от друга;
  • устройство подачи проволоки в зону эрозии;
  • рабочую ванну с охлаждающей жидкостью;
  • рабочий стол для расположения заготовки в процессе обработки;
  • блок управления станком.

Производителями станков этого типа являются как азиатские, так и европейские государства. Имея одно и то же назначение, станки разных производителей сильно отличаются по своей функциональности и цене.

Если китайское и южнокорейское оборудование стоит значительно дешевле европейского, то последнее выполняется производителями на более высоком уровне с большей степенью автоматизации рабочих процессов.

АРТА

Российскими производителями выпускается прецизионное оборудование АРТА для электроэрозионной обработки металлов.

Научно-промышленная корпорация «Дельта-Тест» сегодня является лидером в России по изготовлению оборудования этого типа. Изготавливая новые станки, предприятие занимается и модернизацией оборудования более ранних сроков производства.

Sodick

На  рынке современного оборудования хорошо известна компания Sodick, производящая проволочно-вырезные электроэрозионные станки.

Обладая высокими технологическими параметрами, оборудование этой компании применяется для обработки тугоплавких металлов и монокристаллов.

С помощью этих станков изготавливаются перфорированные плиты и трубы, рабочие элементы копировальных станков, штампы с профилями трёх координатного измерения, металлокерамические штампы.

Специалистам на таком оборудовании без особого труда удаётся изготавливать кулачки и их прототипы, электроды-инструменты для станков копировально-прошивочной группы.

Mitsubishi

Проволочно-вырезной станок Mitsubishi MV1200S при стоимости около 7 млн. рублей позволяет выполнять сложнейшие операции по электроэрозионной обработке деталей любой формы, выполненных из самых различным токопроводящих материалов.

При интенсивном использовании этого станочного оборудования в современном производстве затраты на его покупку окупаются в короткие сроки.

Agie

Оборудование для электроэрозионной обработки Agie изготавливается в Швейцарии и с успехом конкурирует с другими моделями этой станочной группы.

Читайте также:  Дюбель гвоздь и его использование

При малых габаритных размерах на станке Agie можно в автоматическом режиме выполнять сложнейшие работы по обработке твёрдосплавных изделий самого широкого назначения.

Как видно из статьи, оборудования для электроэрозионной обработки деталей на современном рынке предостаточно. Его изготавливают почти все ведущие промышленные страны мира под различными брэндами и по разной цене.

Выбрать же из этого предложения именно то, что нужно нашему отечественному производителю, не просто.

Однако, соизмерив свои финансовые возможности и проведя предметные переговоры с менеджерами компаний, представленных на интернет-сайтах этой тематики, можно сделать правильные выводы, а затем сделать и саму покупку.

Источник: http://namillion.com/elektroerozionnyj-stanok.html

Электроэрозионный станок — принцип работы, устройство и назначение

Обработка материалов с плотной структурой ручным способом малоэффективна, так как требует больших трудозатрат и не обеспечивает высокой точности.

Среди установок, которые позволяют в какой-то степени или полностью (зависит от вида и модели) автоматизировать процесс, электроэрозионные станки менее известны, хотя они и отличаются уникальными возможностями, что выгодно выделяет их среди большинства «собратьев» по станочному парку.

Об особенностях, принципе работы и специфики применения электроэрозионных станков и будет рассказано в предлагаемом читателю материале.

Общая информация

  • Независимо от модели, электроэрозионные станки имеют ограничение по обработке деталей. Они могут использоваться для выполнения различных операций лишь в том случае, если образец изготовлен из материалов категории «токопроводящие» (металлы, сплавы).
  • Существует несколько методик электроэрозионного воздействия на изделие, отличающихся как способом подачи электрических разрядов, так и параметрами импульсов. В соответствие с этим, все подобные станки позволяют изготавливать детали по-разному, в зависимости от ожидаемого результата.
  • Несомненный плюс электроэрозионных установок – возможность ведения обработки образца одновременно по разным направлениям.

Что может получиться в результате, показано на схемах (наиболее распространенные варианты использования электроэрозионных станков).

Способы обработки заготовок

  • эл/импульсный;
  • эл/искровой;
  • анодно-механический;
  • эл/контактный.

Виды технологических операций

  1. Упрочнение структуры.
  2. Шлифовка.
  3. Маркирование.
  4. Вырезание.
  5. Доводка.
  6. «Прошивка».
  7. Отрезка.
  8. Объемное копирование.
  9. Обработка:
  • электроэрозионно-абразивная;
  • анодно-механическая;
  • электрохимическая;
  • комбинированная.

Возможности электроэрозионного оборудования

Спектр использования электроэрозионных станков действительно огромен. Из основных технологических операций можно выделить:

  • получение отверстий (глухих проемов, углублений) самой сложной конфигурации, при необходимости, с резьбой;
  • выборка материала на любую глубину с внутренних поверхностей образцов;
  • выполнение операций, которые невозможно или экономически нецелесообразно проводить на других типах станков (фрезерных, токарных);
  • изготовление деталей из материалов, трудно поддающихся обработке традиционными инструментами (например, титан и сплавы на его основе).

Принцип работы станков электроэрозионного типа

Несмотря на разницу в конструктивном исполнении оборудования и реализуемых способах электроэрозионной обработки, принцип функционирования остается одинаковым.

Условно процесс можно разделить на два технологических этапа.

 Первый.  Под воздействием импульсных разрядов, поступающих «по плазменному каналу» (10), разрушается структура образца (2) на данном участке. Они появляются в определенный момент при сближении электрода (4), являющимся рабочим инструментом станка, с деталью. Электрическая энергия преобразуется в тепловую, и как результат – расплавление металла (сплава) на требуемом по ТУ участке.

 Второй.  Так как и деталь, и электрод погружены в емкость со спец/составом (чаще всего это масло), металл частично испаряется от высокой температуры, а остатки расплава удаляются из рабочей зоны.

В зависимости от реализуемого способа обработки и инженерного решения в конструкции станка, параметры импульсов, технология их генерирования и ряд других факторов в различных моделях электроэрозионных установок могут отличаться. Но принцип работы оборудования остается прежним.

В принципе, такую «чудо-машину», как электроэрозионный станок, можно изготовить самостоятельно.  Но кажущаяся простота сборки обманчива. Прежде чем приниматься за работу, следует оценить свои силы.

Главная сложность, с которой столкнется «домашний умелец» – монтаж (а перед этим точный расчет параметров) искрового генератора. Кроме того, эксплуатация данного станка требует особой осторожности, так как емкость с маслом в любой момент может воспламениться.

Автор не ставит целью отговорить читателя от самостоятельного изготовления бытового электроэрозионного станка, но обратить внимание на ряд моментов просто обязан.

Источник: http://ISmith.ru/metalworking/elektroerozionnyj-stanok/

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.

Читайте также:  Бензиновая горелка своими руками

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.

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.

Источник: https://alsver.ru/rezka/elektroerozionnaya-obrabotka-metallov

Электроэрозионная обработка металлов

Согласно статистике: 90% отечественного производства все еще базируется на механических методах обработки – шлифовании и полировании, фрезеровании и расточке. И вопрос тут даже не в качестве и прецизионности процесса, а в количестве отходов в виде стружки и угара.

В некоторых случаях проблема металлического мусора решается штамповкой и использованием порошковой проволоки, но это лишь способ временно уйти от проблемы.

Настоящим решением стала электрофизическая обработка, включающая в себя помимо ультразвуковой и электроннолучевой технологии еще и электроэрозионную.

Электроэрозионная обработка

По сути, электроэрозионная обработка является своего рода победой над природой. Ни для кого не секрет, насколько разрушительной бывает атмосферное электричество. Именно молния натолкнула ученых на серию экспериментов, доказавших, что электрический разряд при особых условиях способен, словно инструмент скульптора, создавать детали повышенной сложности.

Рабочим инструментом в большинстве случаев служит латунная тонкая проволока, способная многократно изгибаться под нужным углом. Мягкий материал находится под высоким напряжением, показатели которого выбираются таким образом, чтобы нагрев из-за собственного сопротивления не расплавил проволоку.

При съемке на высокоскоростную камеру легко заметить многочисленные искры, появляющиеся в месте контакта проволоки и металла заготовки. Даже при очень высоком квалитете шероховатости соприкосновение будет неполным: образуются проводящие мосты субмикронного сечения, нагревающиеся из-за наличия сопротивления.

Разогрев до 10000 градусов происходит мгновенно, поэтому некоторые металлы не просто испаряются, а сублимируют. С точки зрения физической химии высокое термическое воздействие разрушает кристаллическую решетку, и ионы металла отрываются от поверхности. Визуально же кажется, что латунная проволока «разъедает» основной металл, словно кислота.

Это и дало название методу, ведь с латинского «разъедание» звучит, как «эрозия». Т.о. проволока медленно погружается в заготовку, отверстие в которой в точности повторяет контур латунного инструмента.

Электроэрозионная технология применяется, когда обработка на традиционных механических станках затруднена или нерентабельна из-за отходов, повышенной твердости материала основы

В некоторых случаях в электроэрозионной обработке используются источники тока импульсного типа с частотой от 50 герц до сотен килогерц, при этом каждый импульс удаляет некоторое приблизительно одинаковое количество ионов.

Увеличение частоты означает снижение мощности и, как следствие, меньшую скорость обработки в обмен на повышающийся квалитет шероховатости обработанной поверхности.

Выбор латуни обусловлен высоким уровнем теплопроводности (в некоторых случаях используются более дорогие эрозионные материалы из тугоплавких металлов и сплавов). Длительность разряда выбирается минимальной, чтобы испаренные ионы не осаждались обратно.

Получить кратковременный разряд можно посредством подачи импульсов, но это накладывает определенные ограничения на источники питания, поэтому обычно используется скоростное изменение положения инструмента, инициирующее образование новых проводящих мостов.

Для гарантированного охлаждения испаряемого металла и его удаления из зоны контакта используются диэлектрические жидкости – керосин или машинное масло – в которые и погружается заготовка. Жидкий диэлектрик влияет на расстояние пробоя, снижая его до 150 мкм и меньше, чем ограничивает зону контакта.

Станки для электроэрозионной обработки

Очевидно, что использовать для снижения длительности разряда импульсные источники тока выходит дороже, нежели спроектировать автоматизированный модуль перемещения эрозионного инструмента относительно заготовки.

Устройство перемещения снабжается дополнительной системой мониторинга расстояния между проволокой и металлом заготовки: при большом расстоянии, когда не происходит образования достаточного количество проводящих мостов, инструмент приближается.

Если же расстояние пробоя слишком низкое – резко возрастает вероятность активного распределения разряда, что влечет за собой слабый нагрев и, как следствие, неэффективность метода.

Для некоторых электроэрозионных техпроцессов используется не латунная и тугоплавкая проволока, а толстый стержень, объем которого позволяет получать оттиски на металле заготовки, или диск, вращение которого позволяет прорезать глубокие щели или обрабатывать чрезмерно прочные материалы. Электроэрозионные станки отечественного производства отличаются широким модельным рядом и рассчитаны на обработку деталей различного размера.

Катод-анодная и анодно-механическая системы

Электроэрозионная технология включает в себя несколько методов, одни из которых позволяют выполнять сложнофасонные прожиги и вырезать отверстия, другие – разделять заготовки, выполненные из жаропрочных аустенитных сталей или титановых соединений.

В основе метода электроискровой обработки лежит образование катод-анодной системы, где заготовка заряжается положительно, а эрозионный инструмент – отрицательно.

При этом в месте контакта возникает дуговой разряд короткой продолжительности. Температура в середине дуги минимально достигает 8 тысяч градусов.

Поскольку расстояние пробоя достаточно низкое, разница в температуре поверхности металла в зоне контакта и в центре дуги небольшая.

Другой разновидностью электроэрозионной обработки в системе катод-анод является анодно-механическая технология, когда отрицательно заряжена не проволока, а диск или замкнутая лента. Диэлектрическая пленка в местах контакта вращающегося инструмента временно разрушается. В местах же открытия чистого металла образуются дуговые разряды, испаряющие тонкий поверхностный слой.

При электроимпульсной обработке сменяется полярность системы катод-анод. Образуемые дуговые разряды прерываются перемещением инструмента и отключением тока. Средняя температура разряда достигает 5000 градусов.

Электроэрозионные станки на практике

Электроэрозионная технология применяется, как правило, когда обработка на традиционных механических станках затруднена или нерентабельна из-за отходов, повышенной твердости материала основы.

После изобретения электроэрозионной технологии она сразу же получила широкое распространение, как экономичная и производительная, но вскоре из-за сложности автоматизации техпроцесса популярность метода упала, уступив место механической обработке на ЧПУ.

Сегодня, когда производственники ощутили, что отечественная промышленность не может себе позволить массово проектировать высокопрецизионные техпроцессы с использованием современных плазменных или лазерных технологий, многие снова обратились к электроэрозионным станкам.

Несмотря на возраст технологии, она до сих пор зачастую оказывается более удобной для создания объемных деталей сложной формы, например лопастей турбин, валов или пресс-форм, поскольку стоимость электроэрозионного станка намного ниже.

Кроме того, установки лазерной и плазменной обработки, как правило, рассчитаны на заготовки небольших размером, что резко ограничивает их применение к тяжелой промышленности. Т.о. возрождение электроэрозионной обработки стало своего рода ответом отечественной промышленности зарубежным технологиям. Часть I

Источник: https://www.equipnet.ru/articles/hi-tech/hi-tech_408.html

ВЫСЬ

Главная страница » Электроэрозионная обработка


Электроэрозионная обработка

Электроэрозионная обработка (ЭЭО) заключается в изменении формы, размеров, шероховатости и свойств поверхности электропроводной заготовки под действием электрических разрядов между заготовкой и электродом-инструментом.

ЭЭО относится к электрофизическим методам обработки. Ее технология придумана супружеской парой российских ученых Лазаренко еще в 50-х годах двадцатого века. Но нынешнее использование она обрела только в семидесятых.

ЭЭО дает возможность изготавливать предметы, которые невозможно получить с помощью традиционного механического метода обработки металлов. Можно создать глубокие пазы, делать изделия с малыми внутренними радиусами, выполнять точную штамповую оснастку и многие другие виды работ.
 

Читайте также:  Особенности кабелей для сварочных аппаратов

Суть процесса электроэрозионной обработки

Два электрода, одним из которых является электрод-инструмент (1), а вторым само металлическое изделие (2) помещаются в жидкость с низкой диэлектрической проницаемостью и соединяются с генератором электрических импульсов. Электроды имеют разную полярность.

Так между двумя электродами образуется электрическое поле, причем напряженность этого поля зависит от расстояния между самими электродами.

При приближении электрода-инструмента к электроду-заготовке напряженность возрастает, и как только электроды сблизятся до определенной малой величины (5…100 мкм) произойдет пробой диэлектрической жидкости. Жидкость нагреется до высоких температур и образуется газовый пузырь из паров жидкости.

Возникший разряд электрического тока протекает как раз уже в газовой среде пузыря, под действием этого разряда и происходит нагревание и расплавление участка заготовки, Расплавленный маленький участок материала охлаждается и застывает в виде «шариков» диаметром 0,005…0,01 мм в диэлектрической жидкости, опускается на дно ванны или удаляется потоком жидкости, а на обрабатываемой поверхности образуется лунка. В виду локального нагрева электродов до высоких температур, ЭЭО называют обработкой, основанной на тепловом действии электрического тока.

Такие разряды происходят периодически, импульсно. Частота импульсов и их длительность играют важную роль на достижение качества обрабатываемой детали. Например, чем меньше длительность импульса, тем меньше шероховатость поверхности.

Движение инструмента вызывает дальнейшие разряды один за другим, при этом разряд всегда происходит между ближайшими точками электродов. Даже на гладких поверхностях имеются микронеровности, и при сближении электродов всегда найдутся две близкорасположенные друг к другу точки электродов, между ними и происходит разряд.

Таким образом процесс ЭЭО состоит из двух этапов: сначала происходит электрический пробой диэлектрической жидкости, а затем устанавливается дуговой разряд.

Процесс ЭЭО основан на электрической эрозии, т.е. разрушении верхнего слоя поверхности детали от воздействия электрических разрядов. Когда-то этот процесс считался только как отрицательный, но с применением его в качестве размерной обработки материалов, он приобрел и положительный эффект.

Процесс электроэрозионной обработки происходит до тех пор, пока не будет выбран весь материал или не будут достигнуты нужные размеры детали. Заготовка постепенно будет принимать форму инструмента.

В качестве диэлектрической жидкости выступают ликвидные смеси, такие как: керосин, спиртовые растворы, маслянистые жидкости, вода и т.д.

В представленной схеме заготовка имеет положительный полюс и она является анодом, а инструмент отрицательный полюс, он является катодом.

От воздействия разрядов происходит разрушение обоих электродов и какой электрод будет разрушаться больше зависит от многих факторов — полярного эффекта, а также материала электродов и т.д.

Повышение эрозии одного электрода относительно другого электрода и есть полярный эффект.

Прямой полярностью называют такое подключение полюсов к электродам, которое вызывает большую эрозию обрабатываемого электрода-заготовки. Соответственно, когда эрозия электрода-инструмента больше, чем электрода-заготовки подключение называют обратной полярностью.

Учитывая это, электрод-инструмент необходимо изготавливать из материалов стойких к электрической эрозии, таких как латунь, медь, графит, вольфрам и т.д.
 

Виды электроэрозионной обработки

Выделяют 4 вида электроэрозионной обработки:

— Электроискровая

— Электроимпульсная

— Анодно-механическая

— Электроконтактная

Данные виды ЭЭО используются для проведения размерной обработки изделия, а также два из них электроискровая и электроимпульсная обработки могут использоваться еще и для упрочнения или покрытия поверхности.

По методам подвода энергии ЭЭО разделяют на три группы:

— Через контакт. К этой группе относится электромеханический способ.

— Через канал разряда. Электроискровой и электроимпульсный способы.

— Комбинированный контактно-дуговой. Электроконтактный и Анодно-механический способ.

Также выделяют и следующие виды ЭЭО:

— Электроэрозионная комбинированная. Ее суть заключается в том, что она выполняется в одно время с остальными видами работы над металлом.

— Комбинированная электро-химическая. Осуществляется одновременно с электрическим и химическим расщеплением структуры материала детали в электролите.

— Электроэрозионная абразивная. Суть лежит в разрушении металлической заготовки с помощью абразивной обработки.

Электроискровая и электроимпульсная обработки отличаются друг от друга устройством генератора импульсов, формой импульса, полярностью электродов и т.д. А электроконтактная, анодно-механическая обработки отличаются родом тока и рабочей средой.

Но суть всех этих видов остается одной, а именно — удаление металла в результате термического действия электрического тока.
 

Технологии электроэрозионной обработки

С помощью ЭЭО проводятся операции:

• Прошивание. Электрод-инструмент углубляется в электрод-заготовку и образует отверстие постоянного сечения.

Прошивание отверстий является одной из распространенных операций. Методом ЭЭО возможно обрабатывать отверстия длиной до 20 диаметров, а используя трубчатый электрод-инструмент и до 40 диаметров. При вращении электрода-инструмента или обрабатываемой поверхности, или одновременно и инструмента, и заготовки, глубина отверстия может быть увеличена.

Также прошиванием обрабатывают узкие щели, пазы, окна, карманы и другие элементы, которые механическими методами обработать невозможно.

• Копирование. ЭЭО обработка, при которой форма детали повторяет форму инструмента. Таким методом обрабатывают объемные поверхности.

• Отрезание/вырезание.

• Сложноконтурная проволочная вырезка. Вырезку контурной детали можно сделать и путем прошивания, но для этого нужен электрод-инструмент, имеющий форму детали, что не отвечает требования экономичности.

При проволочной вырезке инструментом является тонкая проволока из меди, латуни, вольфрама. Диаметр проволоки от нескольких микрон до 0,5 мм. Проволока перематывается с катушки на катушку для обеспечения равномерности износа проволоки. Данный метод обеспечивает высокую точность обрабатываемой детали, плюс данный процесс полностью автоматизирован.

• Шлифование. Применяют для чистовой обработки труднообрабатываемых материалов и твердых сплавов.

• Доводка.

• Маркирование. Нанесение букв, цифр, логотипов высокого качества и не вызывает внутренние напряжения, деформации деталей, что имеет место при ударном маркировании.

• Упрочнение. Придание поверхности детали особых свойств. Этот процесс называют электроэрозионным легированием, его сущность заключается в перенесении материала электрода на заготовку. Данный процесс создает износоустойчивый упрочненный поверхностный слой детали.

• Другие виды операций.

Невозможно не подчеркнуть то, что электроэрозионная обработка металлов дает возможность получить поверхности самых разных конфигураций и геометрических форм при минимальных трудозатратах.

Преимущества и недостатки электроэрозионной обработки

Такая обработка в ряде случаев является одним из самых экономически выгодных способов обработки изделий. Детали, изготовленные по такой технологии, отличаются высоким уровнем прочности и точностью исполнения. Преимуществами данного метода являются:

• Глубокая обработка заготовки. Глубина прошиваемого отверстия может достигать 40 диаметров.

• Подходит для задач, с которыми не справляются методы механической обработки, например, обработки закрытых полостей с фигурной поверхностью дна, малыми внутренними радиусами и т.д. Механическая обработки ограничена радиусом фрезы, в том время, как ЭЭО позволят получать радиус порядка 0,1мм. Изделия могут иметь совершенно различную форму.

• Обеспечивается высокая точность резки до 0,001 мм, и низкая шероховатость поверхности.

• Бесшумность.

• Экономное использование ресурсов. Малый износ инструментов и т.д.

• Применим для материалов любой плотности, таких как труднообрабатываемые материалы, твердые сплавы и другие очень прочные материалы.

• Не нуждается в промежуточных операциях, ЭЭО позволяет получать полностью готовую деталь.

• Однородная поверхность детали.

• Снижает риски деформации тонкостенных деталей, которая наблюдается при механической обработке.

Стоит отметить и то, что ЭЭО обладает также и рядом недостатков, а именно:

• Не высокая производительность.

• Высокое энергопотребление.

• ЭЭО применима только для электропроводящих материалов.

Не смотря на недостатки, электроэрозионная обработка обладает большим потенциалом, и широко применяется в промышленности. Например, для обработки глубоких полостей с малыми внутренними радиусами, узких пазов и многих других элементов применяется только электроэрозионная обработка.

Достоинства электроэрозионной обработки хорошо видны в ходе создания техоснастки и сопутствующих элементов: матрицы, пунсона, лекального шаблона, прессовой формы и других деталей из труднообрабатываемых материалов и твердых сплавов.

Оборудование для электроэрозионной обработки

Этим устройством принято считать электроэрозионный станок. Он поможет создать фасонные полости и профильные пазы на изделиях из твердых материалов.

Касательно количества видов фасонных полостей и других элементов, которые сейчас уже применяются в различных отраслях промышленности, то следует отметить, что объемы их внушительные. И с развитием ЭЭО детали будут усложняться и дальше.

С этим связано и развитие оборудования совершенно в различных направлениях, например, обеспечения возможности обработки больших габаритных деталей, обработки под углом, параллельной обработки нескольких деталей (пакетом) и других возможностей, а также в направлении снижения энергопотребления, повышения производительности и т.д.
Автоматизация таких станков дает значительный эффект, так применение станков с ЧПУ, позволяет снизить трудоемкость обработки изделий.

Электроэрозионные станки обычно просты в использовании и обеспечивают их быструю переналадку.
 

Проектирование электроэрозионной обработки

Технологическая подготовка производства изделий на электроэрозионных станках связана с множеством задач, в том числе и с проектированием электродов-инструментов. Такие инструменты обычно имеют сложные поверхности и предназначены для обработки штампов и других деталей.

Чтобы создать такой электрод нужно спроектировать его 3d-модель, выпустить конструкторскую документацию и разработать технологический процесс изготовления электрода, а также разработать управляющую программу для его обработки на станке с ЧПУ. Данные задачи решаются с помощью автоматизированных CAD/CAM-систем.

В случае проволочно-вырезной электроэрозионной обработки необходима подготовка соответствующих данных (чертежей, управляющих программ) для работы станка. Для этого используются специальные модули «Электроэрозионная обработка», которые уже стандартно входят в состав различных CAD/CAM-систем.

Технологическая подготовка производства и проектирование операции электроэрозионной обработки является важным этапом, так как она применяется на дорогостоящих деталях и из дорогостоящих материалов, поэтому осуществляется высококвалифицированными специалистами.

 

Заключение

Технология электроэрозионной обработки широко развивается и стала одним из распространенных способов обработки материалов, она прочно вошла в жизнь современной промышленности.

Ее использование позволяет легче воплотить в жизнь более лучшие конструкторские решения при создании деталей, к которым предъявляются высокие требования надежности, жесткости, и изготавливаемых из твердых и труднообрабатываемых материалов. Данные детали в свою очередь совершенствуют различную технику.

Таким образом, результатом электроэрозионной обработки является деталь с самой разной и сложной конструкцией.

Источник: http://vys-tech.ru/2017/08/12/elektroerozionnaya-obrabotka/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector