Электроэрозионная обработка - типы, область применения, плюсы и минусы [Часть 1]

Электроэрозионная обработка - это бесконтактный процесс, при котором желаемая форма достигается с помощью электрических разрядов. Инженеры часто вынуждены обращаться к электроэрозионным станкам, когда традиционные методы обработки достигают своих пределов.

С рассвета промышленной революции наши технологические возможности ограничивал дизайн наших изделий. Первое, что мы проверяем после, а иногда и во время проектирования изделия, - это соответствие выбранного производственного процесса желаемым техническим характеристикам.

Электроэрозионная обработка (ЭЭО) в корне меняет ситуацию. В отличие от обычных процессов, таких как литье, формовка и другие традиционные процессы механической обработки, ЭЭО может достичь очень высокого уровня качества, используя цифровые входные данные.

В этой статье мы рассмотрим процесс ЭЭО и его различные виды. Мы также обсудим его различные преимущества и ограничения. Данная статья позволит глубже понять различные процессы ЭЭО и выяснить, какой из них лучше всего подходит для ваших нужд.

Электроэрозионная обработка - это субтрактивный производственный процесс, основанный на использовании тепла. Он преобразует электрический разряд в тепловую энергию, которая расплавляет или испаряет излишки материала с заготовки.

Процесс манипулирует этой эрозией для создания желаемых срезов и форм из сырья. Из-за использования электрического разряда этот процесс также иногда называют электроискровой обработкой.

Поскольку процесс основан на проведении электричества через материал, он работает только с материалами, которые являются хорошими проводниками. Процесс невероятно надежен в обеспечении высокоточных резов независимо от твердости или мягкости материала при условии, что он обладает хорошей электропроводностью.

В результате мы можем использовать ЭЭО для резки материалов высокой твердости, таких как инконель и карбид вольфрама. Инженеры также обращаются к ЭЭО, когда им нужно вырезать сложные формы, которые невозможно получить с помощью традиционных методов, таких как фрезерование. Такие особенности, как острые внутренние кромки и глубокие полости, являются эксклюзивными для электроэрозионной обработки.

Процесс состоит из двух основных частей: электрода и заготовки/материала. Каждая из них подключена к одному концу источника питания. Электрод несет заряд с одной стороны, а заготовка - с другой.

Когда они сближаются, из-за высокой разности потенциалов между ними от электрода к заготовке проскакивает белая горячая электрическая искра. Это создает в искровом промежутке температуру от 8 000 до 12 000 градусов Цельсия, что приводит к расплавлению материала и, следовательно, к эрозии.

Такие высокие температуры вызывают необходимость использования изолирующей или диэлектрической жидкости. Электрод и заготовка погружаются в диэлектрическую жидкость на все время процесса.

Диэлектрическая жидкость контролирует электрическую искру. Она также действует как охлаждающая жидкость и смывает мельчайшие частицы, которые разрушаются в процессе.

Эродированные частицы могут иметь размер 2 микрона или меньше. Для сравнения, толщина человеческого волоса составляет 70 микрон (+/- 20 микрон). Эродированные частицы настолько мелкие, что их размер сравним с размером частиц пыли и дыма. Таким образом, с помощью ЭЭО мы можем достичь высокой степени точности.

Важно отметить, что весь процесс полностью автоматизирован и управляется ЧПУ. Никакого участия человека. Процесс для детали может даже генерироваться автоматически из моделей, созданных в программах 3D CAD.

В зависимости от формы электрода и настройки процесса, мы можем получить из сырья множество различных форм и степеней точности. Исходя из этого, мы можем классифицировать процессы ЭЭО на три различных типа. К ним относятся:

• Электроэрозионная обработка c погружением штампа;
• Проволочная электроэрозионная обработка;
• Сверление отверстий методом ЭЭО.

В процессе электроэрозионной обработки с погружением штампа в качестве электрода используется штамп, имеющий обратную форму желаемого реза. Этот электрод приводится в контакт или "погружается" в заготовку, погруженную в диэлектрическую жидкость. Это создает обратный отпечаток штампа в заготовке посредством серии электрических разрядов между электродом и заготовкой.

Представьте, что вы вдавливаете металлический предмет в глину. Глина принимает обратную форму металлического предмета. Процесс электроэрозионной обработки с погружением штампа работает точно так же.

Когда люди говорят об электроэрозионной обработке, обычно имеют в виду именно этот процесс. Это традиционный процесс ЭЭО, также известный как полостной, объемный, плунжерный или проходной.

При полостном электроэрозионном методе выбор материала электрода зависит от электропроводности и эрозионной стойкости материала. Чем выше оба показателя, тем лучше. Поэтому такие электроды обычно изготавливаются из графита или меди. С помощью этого метода можно создавать сложные элементы (например, острые внутренние углы), которые невозможны при обработке с помощью ЧПУ.

В процессе проволочной электроэрозионной обработки в качестве электрода используется тонкая проволока, а не штамп. Проволока проводит электрический заряд к материалу, вызывая микроскопическую эрозию материала в нужных местах.

Процесс похож на работу полотна ленточной пилы. Проволока проходит через материал и делает вертикальные надрезы в двух измерениях. Диаметр проволоки варьируется от 0,05 мм до 0,35 мм.

Проволока обычно изготавливается из меди или латуни и удерживается между алмазными направляющими. Поскольку в процессе работы проволока также сгорает, для поддержания точности и аккуратности готовых деталей в процессе резки с катушки постоянно подаётся новая проволока.

Однако при таком способе трудно добиться острых внутренних углов. Это связано с тем, что искровой промежуток между проволокой и материалом создает внутренние углы с небольшим радиусом около 0,15 мм вместо идеальной перпендикулярности.

Как правило, процесс проволочной электроэрозионной резки начинается с одного из краев заготовки. Но возможно также начало процесса обработки с центра заготовки.

В этом случае в центре заготовки создается отверстие с помощью процесса, известного как ЭЭО сверление малых отверстий. Затем в отверстие продевается проволока, и начинается процесс резки.

Инженеры используют проволочную электроэрозионную обработку для создания невероятно сложных форм с очень жесткими допусками. При необходимости электроэрозионная обработка проволокой может использоваться для изготовления миниатюрных деталей для часов и других применений.

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Гидроабразивная резка - объяснение процесса, преимущества и материалы [Часть 1]»‎ и «‎5 способов повысить эффективность вашего ленточнопильного станка и продлить срок его службы»‎.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!