Электроэрозионная обработка. Применение и особенности

Электроэрозионная обработка металлов (ЭЭО) представляет собой импульсное воздействие на них электрическими разрядами. Которые возникают между электродом генерирующего устройства и поверхностью обрабатываемой заготовки. В результате такого воздействия открытые части материала изменяют свою форму и структуру.

Историческая справка

Первые упоминания об электроэрозионном воздействии на металлы датируются 1938 годом, когда советский естествоиспытатель Л. А. Юткин проводил опыты с электроискровыми разрядами. Он обнаружил, что при увеличении их мощности возникают гидравлические толчки, способные менять форму обрабатываемой поверхности.

Это открытие послужило исходной точкой для освоения приемов электроискровой штамповки и дало толчок развитию более сложных технологий формообразования. Днем рождения нового способа обработки металлов считается дата 10 мая 1943 года, когда ученые Б. Р. Лазаренко и Н. И. Лазаренко на практике убедились в действенности этого метода. Спустя двадцать с лишним лет (в 1969 году) в Швейцарии был создан первый действующий образец электроэрозионной установки с цифровым управлением.

Где электроэрозионная обработка металлов применяется сегодня

В промышленном производстве ЭЭО используется сегодня для выполнения целого ряда металлообрабатывающих операций, это:

Возможность коррекции размеров металлических заготовок.
Оформление в них отверстий различного диаметра.
Нанесение маркировочных меток и надписей.
Удаление остатков сломанного инструмента и крепежа.
Шлифовка, резка и оформление канавок, фасонных полостей и пазов.
Упрочнение поверхности и т. п.

Электроэрозионная обработка металлов позволяет решать самые различные задачи с минимальным расходом энергии и средств. Ее применение обосновано в тех областях, где использование других технологий экономически нецелесообразно или невозможно в принципе.

Elektroerozionnaia obrabotka 2

Достоинства и недостатки

Электроэрозионная обработка металлов существенно отличается от химического метода и имеет в сравнении с ним целый ряд преимуществ. Основные ее плюсы:

Повышенная точность воздействия на объект.
Возможность локализации места, подлежащего обработке.
Практическое отсутствие дефектов в подготавливаемом на поверхности покрытии.
Возможность оформления острых краев и кромок у деталей (при химической обработке этого сделать не удается).

При химических методах обработки большое значение имеет температурный режим, соблюдать который при электроэрозионном воздействии совсем не обязательно. Появление трещин на поверхности материла в ходе такой обработки полностью исключено.

К безусловным преимуществам этого метода вообще относят:

Его можно применять к любым токопроводящим материалам, независимо от их текущего состояния (с твердыми, вязкими или хрупкими поверхностями).
В качестве напыляемого материала используются сравнительно недорогие электроды с небольшим износом (форма этих элементов может быть произвольной)
Допустимость реза дорогих сплавов и материалов сразу по двум координатам.

Добавим к этому возможность выборки глубоких отверстий, щелевых выемок переменного размера, расположенных в труднодоступных местах. А также их прошивание с применением специальной проволоки на электроэрозионных станках.

Воспользовавшись этой технологией, удается извлекать обломившиеся части инструментов или специального крепежа без признаков повреждения резьбы. А наличие различных режимов работы (автоматического и полуавтоматического) позволяет сэкономить время и расходные материалы. Отсутствие сильного давления на отдельные элементы поверхностей создает идеальные условия для безопасной обработки тонкостенных конструкций.

Недостатки ЭЭО

Электроэрозионная обработка металлов как метод имеет определенные недостатки, выражающиеся в следующих минусах:

Низкая эффективность работ, объясняемая тем, что при незначительном расходе электроэнергии используется сравнительно дорогая охлаждающая жидкость, не проводящая ток.
Наличие неконтролируемых факторов, влияющих на точность обработки металла.
Невозможность точного учета степени износа и расхода инициирующих разряд электродов.

Основная проблема при использовании этого метода – высокая стоимость электроэрозионного оборудования, что распространяется и на портативные станки. Их применение экономически целесообразно лишь в тех случаях, когда серийное производство предполагает выпуск дорогостоящих изделий. Или же в ситуации, когда обрабатываются уникальные детали или узлы, заменить которые просто нечем. Типичный пример – извлечение обломившегося метчика из дорогостоящего блока или узла в автомастерской.

Экстракторы и порядок работы с ними

Электроэрозионная обработка металлов позволяет легко извлечь обломившуюся часть инструмента только при определенных условиях. С этой целью специалистами разработан целый ряд приспособлений, характеризующихся следующими параметрами:

Рабочие размеры (диаметр электродов).
Эффективная мощность воздействия.
Ширина захвата и другие.

Комплект устройств, предназначенных для этих целей, получил название «электроэрозионные экстракторы».

Порядок работы с этими приборами может быть представлен следующей последовательностью операций:

Сначала к извлекаемому остатку инструмента перпендикулярно подводится электрод экстрактора.
На следующем шаге в зону выжигания обломка подается охлаждающая и не проводящая ток жидкость.
Затем оператор выбирает нужный режим выборки металла (мощность и ширину захвата, в частности) и подает импульсное напряжение.
Возникающие при контакте электрода и металлической детали искровые разряды постепенно разрушают ее, освобождая рабочую зону.

Оголовок прибора имеет магнитное крепление, что существенно облегчает установку и управление исполнительным элементом.

Сразу после удаления обломка обработка заканчивается автоматически или устройство отключается вручную. Имеющаяся на основании резьба остается полностью целой (без видимых следов повреждения).

Принцип работы компактного электроэрозионного станка (дрели)

Этот прибор предназначается для работы с очень тонкими электродами, диаметр которых начинается от 0,1 мм. Глубина, на которую можно прошивать такие отверстия, достигает 600 мм. Точность обработки с помощью ручных электроэрозионных дрелей составляет 0,003 мм.

Elektroerozionnaia obrabotka 4

Как работает электроэрозионная компактная установка

Электроэрозионная обработка металлов применительно к данному случаю сводится к прожиганию отверстий с помощью вращающегося электрода, изготовленного на основе вольфрама, латуни, меди или алюминия.

Порядок рабочих операций выглядит так:

Сначала через специальные отверстия в электроде в зону обработки подается не проводящая ток жидкость.
Впоследствии она не только охлаждает инструмент, но и вымывает мелкие частицы выжженного металла.
При работе дрели используется направляющая втулка особой конструкции, удерживающая стержень в нужном положении (перпендикулярно к обрабатываемой заготовке).
За счет этого обеспечивается требуемая точность выработки обломившейся детали.

Филигранность выборки обломленных частей инструмента достигается за счет использования современного оборудования (станков с цифровым программным управлением).

Недостатки в работе компактной установки

Электроэрозионная обработка металлов с применением компактного оборудования имеет определенные недостатки, к которым относятся:

Сравнительно высокая стоимость прошивных станков.
Необходимость применения дорогой охлаждающей жидкости, не проводящей ток.
Потребность в антикоррозийной защите стальных деталей в случае их длительной обработки.
Недопустимость применения гнутых электродов.

Компенсировать основной недостаток таких аппаратов – их высокую стоимость – поможет приобретение недорогих китайских экземпляров. При этом следует обратить внимание на то, что в них предусмотрено применение сравнительно дешевых методов охлаждения и антикоррозийной защиты.

Проблема с гнутыми электродами решается организационным путем. Для этого потребуется тщательный отбор при приобретении комплекта, входящего в состав прошивной дрели.