Электроэрозионная обработка: что это и как работает?
Электроэрозионная обработка (ЭЭО) – современная технология, позволяющая добиваться эффективных результатов. При данном методе обработки металла используется специальное оборудование - электроэрозионные станки. Рассмотрим историю появления указанного способа, особенности, физические принципы и механизмы работы, достигаемые преимущества и недостатки.
Краткая историческая справка
Предпосылки к изобретению этого метода обработки металлов были заложены советским физиком Л.А. Юткиным в 1938 году, открывшим явление формообразующих гидравлических толчков, вызываемых рядом электрических искровых разрядов. Это стало отправной точкой в изобретении электроискровой штамповки металлических деталей, последующее развитие которой дало толчок к разработке ЭЭО.
Непосредственно электроэрозионный процесс как оригинальный способ металлоообработки открыт в мае 1943 года советскими исследователями Б.Р. Лазаренко и Н.И. Лазаренко. Ученые натолкнулись на соответствующее физическое явление экспериментальным путем – при подаче напряжения на электроды, погруженные в жидкую диэлектрическую среду. Это действие вызывало помутнение жидкости, с образованием микроскопических металлических шариков.
В 1969 году открытие получило практическое применение, с разработкой конструкторами швейцарской фирмы AGIE первого ЭЭО-станка с числовым программным управлением.
Как это работает?
Рассматривая явление электроэрозии, как это работает, важно понимать, что указанное технологическое решение представляет собой управляемый процесс разрушения структуры кристаллической решетки воздействием импульсных электрических разрядов. Обрабатываемую заготовку помещают в жидкий диэлектрический состав, куда погружают электрод, с последующей подачей высокого напряжения.
Вследствие пробоя образуется плазменный туннель, температура которого достигает тысячи градусов. Это вызывает расплавление материала в локальной зоне, с формированием небольшого конусного углубления. Жидкость очищает кратер от удаленного вещества. Процедуру повторяют многократно, чтобы получить изделие заданной формы.
Разновидности ЭЭО
Предусмотрено использование следующих видов электроэрозионной обработки металлических поверхностей:
- прошивной – позволяет выполнить отверстия или полости сложной конфигурации; электрод постепенно погружают внутрь заготовки для постепенного образования необходимого проема; степень точности – в пределах одной тысячной миллиметра, что подходит, если необходимо изготовить штампы или пресс-формы; возможности этого метода обеспечивают создание контуров, недоступных инструментарию традиционной металлообработки, что делает технологию незаменимой в ряде областей производства;
- проволочной – электродным стержнем служит проволока 0,02 – 0,3 мм в диаметре из цветного сплава (чаще из меди или латуни); в процессе воздействия на заготовку эту нить постоянно проматывают для непрерывного обновления электродного стержня; методика применяется для формирования сложных профилей с малым допуском по шероховатости и отклонениям в размерах; на проволочно-вырезных станках с ЧПУ обрабатывать элементы можно одновременно по четырем или пяти осям, что обеспечивает широкий функционал для данного способа.
Применение метода ЭЭО в современном промышленном производстве актуально для сверления деталей, нанесения маркировочных обозначений, удаления остатков сломанных сверл и других исполнительных органов инструментов, шлифования, резки, выполнения иных технологических операций в сфере металлообработки.
Плюсы и минусы технологии
Внедрение принципа электроэрозионной обработки обеспечивает достижение таких преимуществ перед химическими методами:
- высокой точности при соблюдении размеров обрабатываемых элементов – скорость удаления металла ниже, по сравнению с анодным растворением, но и отклонения в размерных параметрах значительно меньше, не говоря уже о возможности формирования острых кромок и углов в полостях и на поверхностях заготовок;
- незначительности допускаемых дефектов – отклонение может составлять в пределах микронов или сотых долей миллиметра, что принципиально при производстве изделий, где важна точность;
- отсутствия необходимости соблюдения жесткого температурного режима, поскольку исключено образование трещин в заготовке;
- не нужна пассивация рабочих поверхностей.
Среди общих достоинств электроэрозионной обработки следует выделить такие привлекательные особенности технологии:
- отсутствуют ограничения по свойствам материалов из числа электрических проводников, в том числе по твердости, хрупкости или пластичности;
- небольшой расход электродов, которые могут быть латунными, медными, вольфрамовыми или алюминиевыми;
- допустимость применения электродных стержней с различной формой профиля – круглой, квадратной, шестигранной и пр.;
- допустимость аккуратной резки изделий из дорогих сплавов с заданием двух координат, при минимальных отходах металла;
- возможность прожига отверстий значительной глубины при переменной конфигурации полости;
- удобное удаление обломков металлорежущего инструмента, без риска повреждения резьбы;
- эффективность металлообработки за счет автоматизации процесса;
- к конструкциям при обработке не прилагается нагрузка, что предупреждает разрушение изделий с тонкими стенками или недостаточной жесткостью;
- широкий функционал современных электроэрозионных станков, позволяющий решать разнообразные задачи.
Недостатки также присутствуют. Важно учитывать наличие таких условий в отношении электроэрозионной обработки:
- низкой производительности при формировании чистовой поверхности;
- необходимости использования жидкого диэлектрика;
- определенных сложностей контроля чистоты зачистки и точности размеров;
- невозможности составления точного прогноза по выработке электродов;
- относительная дороговизна компактных электроэрозионных станков.
Как и другие способы металлообработки, технология ЭЭО оправдана в ситуации, когда невозможно или сложно добиться нужного результата иным способом. Возможности этого технологического решения удобны в ситуации, когда важна точность при изготовлении деталей сложной формы, особенно для выполнения внутренних полостей в изделиях.
Комментарии читателей Оставить комментарий