Файл: Учебное пособие для студентовзаочников. Компьютерная версия. 2е изд., перер и доп. Челябинск юурГУ, 2006. 89 с. З. И. Поляков и др., 1986. Издво Челябинского политехнического инсти тута имени Ленинского комсомола.pdf

24
Помимо углеводородных сред при электроэрозионной обработке в каче- стве рабочей среды используется водные растворы, которые обладают многими достоинствами. В воде растворяется большое количество различных веществ, образуется коллоидные растворы и суспензии. Вода дешевле углеводородных сред и обладает большой теплоёмкостью. Могут использоваться эмульсолы.
Это растворы, применяемые при механической обработке. Основу эмульсолов составляют вода, минеральное индустриальное масло (марок ИС-12 и ИС-20), а в качестве добавок вводят поверхностно-активные вещества. Каустическая со- да, этиловый спирт и другие компоненты эмульсолов выполняют ту же роль, что и при механической обработке, т.е. оказывают охлаждающее, смазочное и моющее воздействие. Наиболее часто используемые рабочие среды и рекомен- дации по их назначению приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2
Характеристики рабочих сред, применяемых при электроэрозионной обработке
Рабочая среда
Температура вспышки, °С
Выполняемая работа и назначение
Керосин осветительный
50–90
Точная обработка сложнопрофильных по- верхностей; прошивка малых отверстий
Масло индустриальное
ИС-12; ИС-20 165–190
Высокопроизводительная обработка по- верхностей большой площади невысокой точности
Смесь: масло индустриаль- ное, керосин осветительный
165–190
Высокопроизводительная обработка по- верхностей большой площади средней точ- ности
Рабочая жидкость для про- изводства сульфанола
ТУ38.101845-80 64–74
Обработка поверхностей средней и высо- кой точности (для станков малой мощно- сти)
Водные эмульсии
(эмульсолы)
64–74
Обработка заготовок, резка и обдирка
Вода
Обработка заготовок, грубая резка и об- дирка; вырезание и резка проволочным электродом-инструментом

25
ные материалы: медь М1, М2; латунь ЛС-62; алюминий и его сплавы Д1, Ал3,
Ал5; чугун. Кроме того, используются специальные материалы, созданные для этой цели — углеграфитированный материал марки ЭЭГ и вольфрамомедные композиционные металлокерамические сплавы. В ряде случаев применяется чистый вольфрам в виде проката, проволоки и ленты.
Наилучшими показателями по стабильности процесса обработки обладает медь. Между тем медные электроды в изготовлении получаются дорогими из-за высокой стоимости материала и трудоемкости обработки. Латунь ЛС-62 де- шевле, чем медь, но обладает большим эрозионным износом. Электроды из алюминия и его сплавов получаются самыми дешевыми, их легко изготовлять, однако повышенный износ, пониженная стабильность и узкий диапазон режи- мов, на которых работают алюминиевые электроды, ограничивают область их применения. Серый чугун — доступный и дешевый материал, однако он не обеспечивает стабильности в широком диапазоне режимов. Область его приме- нения ограничена режимами с малой энергией импульсов.
Наиболее износостойким является материал — ЭЭГ. Этот материал со- стоит из графита, полученного по специальной технологии, близкой к техноло- гии изготовления электродов для электрометаллургии. Материал легко обраба- тывается, обеспечивает достаточную стабильность обработки в широком диа- пазоне режимов. Материал ЭЭГ используется при изготовлении электродов- инструментов сложной формы для обработки сложных штампов, пресс-форм и т.д.
Вольфрамомедные и меднографитовые композиции обладают, как прави- ло, высокой износостойкостью, но сравнительно дороги и рентабельны только в том случае, когда размеры электродов не большие, а форма достаточно слож- ная. В ряде случаев электроды из композиционных материалов могут быть из- готовлены путем штамповки или прессования, что позволяет получать готовые электроды-инструменты. Новым методом изготовления последних является ме- тод металлизации распылением.
Для этого используют электродуговой распыливающий аппарат, и струя распыленного жидкого металла направляется в предварительно изготовленную форму. Сначала распыливается медь, которая и обеспечивает получение рабо- чей поверхности электрода-инструмента. При достижении толщины слоя меди
3–4 мм напыление производится железом до тех пор, пока толщина не достиг- нет 12–15 мм. После отжига полученный электрод-инструмент присоединяется к державке.
При конструировании электродов-инструментов учитываются следующие особенности: центр тяжести электрода-инструмента должен по возможности располагаться по оси шпинделя станка. Это в значительной мере способствует уменьшению поперечных (горизонтальных) колебаний инструмента при обра- ботке; для возможности многократного использования любых электродов- инструментов, особенно из материала ЭЭГ, инструменты должны иметь необ- ходимый «запас» материала, за счет которого можно восстановить форму сра- ботанной части.

26
Электрод-инструмент (рис. 1.11) должен состоять из следующих частей: рабочей части 1, определяемой формой и размерами обрабатываемой поверхно- сти.
За одно целое с рабочей частью изготавливается вспомогательная часть, за счет которой происходит вос- становление рабочей части при ее из- носе. Эта часть включает в себя так же другие элементы конструкции, обеспе- чивающие работоспособность: каналы для подвода жидкости; детали крепле- ния и т. д.; базовые поверхности (на- пример, подэлектродной плиты 2), предназначенные для крепления элек- трода-инструмента и для ориентирова- ния его относительно детали, приспо- собления, держателя; держателя элек- трода 3, к которому присоединяется электрод своими базовыми поверхностями. Сам держатель имеет поверхность, удобную для монтажа электрода на шпинделе станка.
1.16 Оборудование
При создании станков для электроэрозионной обработки следует учиты- вать ряд характерных особенностей, отличающих эти станки от металлорежу- щих станков: а) при электроэрозионной обработке инструмент и станок не испытывают нагрузок, аналогичным усилиям резания в металлорежущих станках. Поэтому здесь отсутствует силовой привод, обычный для металлорежущих станков. Ме- ханический привод имеют вспомогательные механизмы (привод насоса для по- дачи жидкости под давлением в межэлектродный промежуток; привод насоса для поддерживания на заданной высоте уровня жидкости в ванне; привод подъ-
ёма и опускания ванны; вентиляция; установочные перемещения рабочих орга- нов и т.д.); б) вследствие необходимости постоянно поддерживать определенный за- зор между обрабатываемой поверхностью и электродом-инструментом все электроэрозионные станки имеют специальный узел-регулятор межэлектродно- го зазора; в) для питания электроэрозионных станков требуются генераторы им- пульсов. Мощность генераторов колеблется от нескольких десятых долей до нескольких десятков кВт; г) процесс обработки осуществляется в жидкой среде, что требует приме- нения соответствующих устройств (ванн и емкостей для жидкости); д) во время обработки выделяются пары и газы, которые необходимо удалить при помощи вытяжной вентиляции.
3 2
1
Рис. 1.11. Пример конструкции электрода- инструмента

27
Все электроэрозионные станки можно подразделить на два вида: универ- сальные и специальные. Универсальные электроэрозионные станки — это станки широкого профиля для выполнения копировально-прошивочных работ.
В зависимости от инструмента и применяемых дополнительных приспособле- ний их можно использовать для обработки самых разнообразных поверхностей методом простого или кинематического копирования.
Универсальные станки имеют вертикальную компоновку, позволяющую защитить рабочие элементы станка от загрязнения продуктами эрозии и сокра- тить занимаемые станками производственные площади. Все универсальные станки снабжены жестким тумбообразным столом и подъёмной ванной (или постоянной ванной с отсоединяющейся передней стенкой), что позволяет уста- навливать на стол большие и тяжелые детали, быстро заполнять и опорожнять ванну.
Специальные электроэрозионные станки служат для обработки опреде- ленных деталей или группы характерных деталей. Так как, функциональное на- значение отдельных узлов этих станков такое же, как и на универсальных стан- ках, то многие станки содержат блоки и узлы, взаимозаменяемые с универсаль- ными станками. Это относится к генераторам, регуляторам зазора, насосам, системам очистки и т. д. В то же время рабочие и исполнительные органы спе- циальных станков конструируются с учетом обработки конкретных поверхно- стей и деталей. Специальные станки легко автоматизируются, часто они имеют систему программного задания рабочих параметров. Для обеспечения устойчи- вости работы электроэрозионного станка необходимо поддерживать величину межэлектродного промежутка в требуемых пределах.
При увеличении межэлектродного зазора увеличивается количество хо- лостых импульсов вплоть до полного прекращения работы; при уменьшении зазора уменьшается количество рабочих импульсов и увеличивается количест- во фиктивных и короткозамкнутых импульсов, вплоть до полного короткого замыкания.
В первом случае регулятор должен подвести электрод-инструмент к дета- ли до возобновления процесса обработки, во время нужно отвести электрод- инструмент, чтобы ликвидировать короткое замыкание и создать условия для прохождения рабочих импульсов.
По мере удаления материала обрабатываемой детали и износа электрода- инструмента происходит увеличение межэлектродного зазора. Поэтому необ- ходимо постоянное сближение электродов с одновременным соблюдением ве- личины зазора. Скорость углубления электрода-инструмента не является посто- янной даже во время прошивания цилиндрического отверстия. Кроме того, из- за постоянно изменяющейся концентрации продуктов эрозии в межэлектрод- ном промежутке мгновенные значения скорости электрода-инструмента могут отличаться не только по своей величине, но и по закону. Поэтому лишь в ред- ких случаях перемещение электрода осуществляется с помощью систем прину- дительной подачи, применяемых в обычных металлорежущих станках.
Таким образом, объектом регулирования является величина межэлек- тродного зазора. Однако как параметр регулирования она не может быть ис-

28
пользована, потому что измерение зазора в процессе обработки затруднитель- но. Параметрами, косвенно отражающими состояние и величину межэлектрод- ного промежутка, являются напряжение и ток, проходящий через него. Напря- жение изменяется от наибольшей величины при холостых импульсах до мини- мальной величины при коротком замыкании электродов. Ток изменятся от нуля при холостых импульсах до наибольшей величины при коротком замыкании.
Устойчивому протеканию процесса соответствуют некоторые средние значения этих параметров при любом сочетании напряжения, тока, частоты и скважности импульсов. Возможно использование и других параметров регулирования, на- пример, мощности импульсов, средней скорости внедрения электрода в обраба- тываемое изделие и т.д.
Блок-схема автоматического регулятора электроэрозионного станка пока- зана на рис. 1.12. Регулятор работает следующим образом: сигналы, снимаемые с электроэрозионного промежутка и несущие информацию о процессе, преоб- разуются в блоке преобразования БП в форму, удобную для дальнейшего их использования. Сигнал на выходе с БП сравнивается в блоке сравнения БС с эталонной величиной сигнала, сформированного в блоке задания БЗ. Величина рассогласования этих сигналов после усиления в блоке БУ подается на испол- нительный двигатель ИД, который обеспечивает подачу электрода- инструмента.
Рис. 1.12. Блок-схема автоматического регулятора зазора:
1 — генератор импульсов; 2 — исполнительный двигатель; 3 — блок преобразования;
4 — блок сравнения; 5 — блок усиления сигналов; 6 — блок задания.
Величину эталонного сигнала блока БЗ устанавливает оператор. При ра- боте станка оператор задает величину эталонного сигнала, добиваясь величины рассогласования на выходе БС такой, чтобы ИД поддерживал требуемый зазор по мере съема материала. Так как при этом электрод-инструмент должен не- прерывно перемещаться, то величина рассогласования всегда будет отличаться от нуля. Соответствующая этому подача определится величиной съема мате- риала и площадью обработки. При холостом ходе так же, как и при нормальной
ГИ
БП
БС
БУ
БЗ
ИД
1 2
3 4 5 6

29
работе, величина рассогласования положительная, но ее значение больше, а, следовательно, больше и подача электрода, что способствует быстрому вступ- лению станка в работу. При коротком замыкании величина рассогласования от- рицательная, электрод-инструмент отводится от детали и короткое замыкание ликвидируется.
1.17 Технологические процессы изготовления
типовых поверхностей и деталей
За десятки лет применения в промышленности электроэрозионной обра- ботки деталей определилась область их эффективного использования, и сфор- мировались типовые технологические процессы. Эффективность от внедрения электроэрозионной обработки определяется двумя факторами: а) снижением стоимости операции при замене обычных методов механи- ческой обработки; б) изготовление деталей, которые не могут быть получены механической обработкой.
Обработка объемных поверхностей сложной формы.
К типовым технологическим процессам электроэрозионной обработки относятся: обработка форм для литья, пресс-форм для пластмассы, резины, ке- рамики. Обработка большинства этих изделий, имеющих объемную поверх- ность сложной формы, механическими методами малопроизводительна и доро- гостояща. Электроэрозионную обработку таких поверхностей выполняют на электроэрозионных копировально-прошивочных станках при поступательном перемещении электрода-инструмента к детали. Обработка ведется на несколь- ких режимах, в общем случае на черновом, получистовом и чистовом.
Черновой режим предназначен для съема максимального объема мате- риала с обрабатываемой заготовки и производится на максимально допустимых средних рабочих токах для данной площади обработки. При больших площадях обработки применяют многоконтурные схемы обработки с питанием от одного или нескольких генераторов импульсов. После черновой обработки высота микронеровностей достигает 300…400 мкм и более. Полученные после черно- вой обработки микронеровности удаляют, сначала снижая ток на той же часто- те следования импульсов, а затем переходя на получистовой режим.
Получистовой режим предназначен для предварительного сглаживания шероховатости поверхности обработки и может проводиться в несколько Рабо- чих ходов. Чистовой режим предназначен для уменьшения величины припуска под слесарную доводку и сглаживания шероховатости поверхности.
Прошивание в деталях отверстий малых диаметров.
Отверстия малых диаметров (менее 1 мм) на электроэрозионных станках обрабатывают в форсунках, распылителях, сетках и других деталях. В качестве электрода-инструмента служат латунная или вольфрамовая проволока, которая проходит через правящие ролики и кондукторную втулку.
Для непрерывной смены рабочей жидкости электроду-инструменту со- общается вибрация.

30
Операции прошивания мелких отверстийобычно выполняют наавтома- тических станках одновременно несколькими электродами-инструментами. По- грешность формы отверстий диаметром до 0,1 мм не превышает нескольких микрометров, шероховатость Ra 0,16…0,32 мкм.
Извлечение сломанного инструмента и крепежа.
Разрушение остатков сломанного инструмента и крепежа производится медным и алюминиевым трубчатым электродом-инструментом с подачей рабо- чей среды через отверстие трубки. Скорость подачи электрода-инструмента может быть 2…5 мм/мин.
Обработка деталей типа роторов.
В особую группу деталей можно объединить роторы газовых турбин и центробежные колеса турбокомпрессоров, которые работают в условиях высо- ких температур и скоростей. Для повышения надежности их изготавливают мо- нолитными. Конструктивно такой ротор объединяет в одно целое ступицу, тур- бинные лопатки и обод.
Роторы, имеющие лопатки переменного сечения, обрабатываются мето- дом прямого копирования электрода-инструмента. Роторы с ободом, т. е. с за- крытым межлопаточным каналом, обрабатываются методом последовательного копирования формы электрода-инструмента или цилиндрическим электродом- инструментом путем обкатки стенок межлопаточного канала.
Маркирование.
Маркирование деталей представляет собой процесс нанесения цифр, букв, обозначений и другой информации. Глубина наносимых знаков не пре- вышает 0,1…0,3 мм.
При разработке технологии маркирования деталей следует учитывать следующее: операцию выполняют за один ход инструмента; для ускорения процесса можно использовать вибрацию электрода- инструмента; электроэрозионное маркирование можно проводить как до закалки, так и после нее; операцию нанесения информации выполняют сразу для всей надписи не зависимо от числа знаков; для маркирования выбирают или разрабатывают установки переносно- го типа; электроды-инструменты выполняют из меди или латуни.
Оригинальные технологические процессы.
Ряд операций электроэрозионной обработки позволяет создавать совер- шенно оригинальные технологические процессы, характеризующие особой эф- фективностью. К таким операциям относятся: обработка ручьев в валках периодического проката методом обкатки; исправление брака после обработки закаленных деталей; обработка криволинейных отверстий и т. д.