Электрическая эрозия — это явление переноса вещества электрическими разрядами. Электроэрозионными называются станки, использующие это свойство для обработки заготовок из электропроводящего материала.
В 1938 году советский инженер Л. А. Юткин разработал метод электроискровой штамповки металлов. В 1943 году советские ученые Б. Р. Лазаренко и Н. И. Лазаренко предложили использовать электрические разряды в воздушном промежутке для формообразования и получили патент на изобретение. Таким образом, приоритет в создании технологии электроэрозионной обработки принадлежит советским ученым.
Первый электроэрозионный прошивочный станок производства швейцарской фирмы SHARMILLES TECHNOLOGIES появился на рынке в 1952 г. Первый электроимпульсный станок с числовым программным управлением выпустила швейцарская же фирма AGIE в 1969 году.
Сущность электроэрозионного метода
При обработке электроэрозией заготовка и инструмент присоединяются к разным полюсам источника постоянного тока. Предмет у положительного полюса становится анодом, у отрицательного — катодом. Между ними пропускаются короткие импульсы, вызывающие искровой разряд. Меняя длительность импульсов, можно добиться, чтобы преобладала эрозия катода или анода. Энергия импульсов ограничена, что позволяет избежать перегрева заготовки и добиться очень высокой точности манипуляций.
Как правило, в качестве инструмента применяется проволока, что во много раз уменьшает стоимость по сравнению с механическими станками. К инструменту не прилагается больших усилий, его износ минимален.
Поскольку при эрозии происходит перенос материала, можно не только убирать объем, но и наращивать, восстанавливать поверхность и получать рельефные оттиски. Появляется возможность обработки заготовок из сверхтвёрдых материалов, для которых нельзя подобрать механический режущий инструмент.
Преимущества и недостатки
Любой метод имеет свои сильные и слабые стороны. Основные достоинства технологии:
- Произвольная форма инструмента, возможность исполнения закрытых каналов и полостей.
- Позволяет работать с любым материалом-проводником.
- Высокая степень автоматизации, малая вероятность брака из-за человеческого фактора.
- Точность обработки и повышенное качество получаемой поверхности в сравнении с механическим способом.
При всех своих достоинствах метод имеет и весьма серьезные недостатки. Два основных минуса таковы:
- Низкая скорость электроэрозионной обработки. В современных станках скорость движения инструмента не превышает 10 мм в секунду.
- Очень большое потребление электроэнергии.
По совокупности параметров электроэрозия превосходит многие традиционные методы металлообработки, а в некоторых случаях не имеет альтернативы. На сегодня сфера использования электроэрозии весьма обширна.
Области применения электроэрозионной обработки
Большим плюсом технологии является то, что на одном и том же устройстве можно выполнять самые разные операции. Электроэрозия применяется для следующих операций:
резки металла;- сверления;
- фрезеровки;
- шлифовки;
- упрочнения;
- восстановления поверхности;
- гравировки;
- копирования ;
- напыления.
При традиционных методах для выполнения этих работ необходимо использовать несколько разных типов станков.
Типы оборудования для электроэрозии
В промышленности применяют два вида эрозионных станков — проволочный вырезной и прошивочный, принципиальное отличие которых заключается в технологии.
Проволочно-вырезной станок
В качестве инструмента используется очень тонкая, диаметром всего 0,1- 0,2 мм, проволока из тугоплавкого материала, обычно вольфрама или молибдена. Проволока намотана на барабаны и при движении вдоль поверхности заготовки вырезает линии по заданному контуру.
Проволочно-вырезной станок выполняет функции фрезерного оборудования. Однако точность получается намного выше, чем при традиционной механической обработке, в том числе при работе с металлами особой прочности.
Электроэрозионные прошивные станки
Прошивочные станки выпускаются как в стационарном, так и в настольном исполнении. В качестве рабочего инструмента служит электрод заданной формы. Углубление или отверстие в заготовке копирует форму электрода. На таких станках обрабатывают:
- сталь нержавеющих, инструментальных и закаленных марок;
- титан и прочие электропроводные материалы.
На таких станках получают глубокие отверстия очень малого диаметра или сложной формы. С помощью метода электроэрозии можно получать очень точные копии пресс-форм, штампов или иных деталей. Электрод, который в этом случае служит шаблоном, изготавливается из податливого материала, например, графита или меди. Меняя полярность подключения заготовки, можно получить на ее поверхности углубления или выпуклый рельеф с оттиском электрода.
Одной из самых трудоемких операций является нарезка резьбы в тугоплавких и особо прочных материалах. Движением электрода внутри отверстия в этом случае управляет станок с ЧПУ.
Электроэрозия — современный высокотехнологичный метод обработки металлов. Электроэрозионные станки приходят на замену традиционным механическим там, где необходима высокая точность, создание поверхностей или полостей сложной конфигурации, работа с заготовками из особо прочных металлов, легированных и закаленных сталей.
