Оборудование для электроэрозионной обработки металлов

Высокоточная обработка металлических предметов производится с применением нетрадиционных технологий и методик. К таковым можно отнести шлифовку, резку, а также закрепление посредством электроэрозионного влияния. Электроэрозионные станки появились довольно давно, однако, широкую популярность они получили лишь за последние 10−20 лет.

Электроэрозионная обработка

Самое первое промышленное оборудование данного класса было разработано специалистами фирмы «CHARMILLES TECH» еще в середине минувшего столетия, а станок, оснащенный ЧПУ, увидел свет в конце 60-ых годов. В сравнении с общеизвестными методиками обработки металлических сплавов — шлифовкой, литьем, ковкой, электроискровую технологию можно назвать самой современной и инновационной.

Металлы — электропроводящие материалы, поэтому обрабатывающая процедура с использованием электротока подходит для любых сплавов. С помощью электроэрозионного станка может осуществлять очень обширный перечень мероприятий: начиная от банального сверления или резания и заканчивая:

  • Точечной шлифовкой;
  • Восстановлением свойств поверхности;
  • Повышением прочности;
  • Имитацией;
  • Напылением;
  • Созданием гравировки.

Оборудование для электроэрозионной обработки основывается на особом принципе электродуги, приводящей к утрате вещества анодом и катодом. Непродолжительный электроимпульс способствует удалению вещества с анода, если же импульс будет более продолжительным, то вещество удаляется с катода. Электроэрозионный станок выдает обе разновидности электроимпульса. А обрабатываемые элементы и рабочие средства подключаются к отрицательному или же положительному полюсу.

В станках данного типа применяется исключительно постоянный электроток. Показатели силы и напряжения тока находятся в прямой зависимости от характеристик металлического сплава, который подвергается обработке. Периодичность появления электроимпульсов зависит от отдаления/сближения обрабатываемой поверхности и электрода.

Обработка посредством электроимпульсной технологии, направленная на сверление или резание, осуществляется в особой жидкости — диэлектрике. В большинстве случаев при этом применяют керосин, масло или чистую воду. Манипуляции, связанные с укреплением, напылением и наращиванием поверхности, производятся в вакууме или в воздушной среде.

Резка металла

Такая обработка применяется при создании деталей со сложными контурами, в ювелирном искусстве и для создания элементов из очень твердых металлов. Ограничения, связанные с толщиной и габаритами заготовок, зависят лишь от параметров станка. Как правило, эта технология используется в крупносерийном производстве, где не нужна никакая дополнительная обработка деталей.

Кстати, электроэрозионное обрабатывающее оборудование можно сделать и своими руками. Но тут нужно учитывать тот факт, что в станках самодельного типа трудно воплотить в жизнь самые главные достоинства этой технологии: универсальность и точность. Ведь тугоплавкие металлические сплавы и металлы нуждаются в значительном расходе энергии.

В промышленности используется две разновидности устройств: вырезной (проволочный) и прошивной электроэрозионный станок. Первый тип применяется относительно толстых деталей, второй — для максимально точного исполнения, связанного с копированием тех или иных элементов.

Типы станков

Проволочно-вырезные

Такие станки используют в своей работе бесконтактную технологию взаимодействия специальной проволоки и заготовки. С их помощью можно обрабатывать самые разные сплавы. Данное оборудование характеризуется высочайшей точностью обработки, которая составляет примерно 0,011−0,012 миллиметра.

Прошивные

Контактная же обработка основывается на работе точечного электрода. От него, в свою очередь, будет зависеть форма углубления, которое необходимо сделать в материале. Такие станки используются для обработки следующих материалов:

  • Нержавейка;
  • Инструментальные металлические сплавы;
  • Сталь закаленного типа;
  • Титан.

Но их в то же время можно использовать и для других сплавов, когда нужно сделать углубления или отверстия, придерживаясь максимальной точности.

Самодельное оборудование

Станки самодельного типа собираются в тех ситуациях, когда высокоточная обработка металлических сплавов производится довольно часто и в сравнительно крупных объемах. Сразу стоит отметить, что это оборудование сделать непросто. Такого рода начинание оправдывает себя лишь в мастерских и в цехах для обработки металлов.

В сети сейчас можно отыскать массу подробных инструкций, которые помогут реализовать эту задумку. Станки-самоделки нередко применяются для создания надписей, гравировки, резки тонколистового металла и некоторых иных целей.

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

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

Суть и характеристика метода

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

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

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

Электроэрозионная обработка применяется в следующих процессах:

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

Электрообработка производится с прямой и обратной полярностью.

Электроискровая обработка металлов

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

Электроимпульсная обработка

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

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

Промышленное оборудование

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

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

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

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

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

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