Рассмотрим в вышеизложенной последовательности основные принципы этих технологий, а также их возможности, достоинства и недостатки.

      

Электроэрозионные технологии

Первая электроэрозионная установка была создана в 1942году в блокадном Ленинграде супругами Лазаренковыми. К сожалению дальнейшее развитие и совершенствование этой удивительной технологии происходило и продолжается без нашего участия и современное оборудование вместе с современными технологиями этого принципа приходиться заказывать фирме «АЖИ», а позднее фирме «Шарми технолоджи».

Электроэрозионная обработка основана на физическом явлении, при котором материал одного или обоих электродов под действием происходящего между ними электрического импульсного разряда разрушается и на поверхности электродов образуются лунки (рис. 5.1). Причина появления лунок - локальный нагрев электродов до весьма высокой температуры. При сближении двух электродов и подключении к ним напряжения, достаточного для пробоя образовавшегося межэлектродного промежутка, возникает электрический разряд в виде узкого проводящего канала (столба) с температурой, измеряемой тысячами и десятками тысяч градусов. У оснований этого канала наблюдается разрушение (оплавление, испарение) материала электродов. Жидкая среда обеспечивает возникновение динамических усилий, необходимых для удаления разрушаемого материала; охлаждая электроды, жидкость стабилизирует процесс. Наиболее часто в качестве среды применяют нефтепродукты: трансформаторное и веретенное масла, керосин, но еще лучше дистиллированную воду.

Рис. 5.1 Схема разрушения электродов при электроэрозионной обработке:
1 - электрод-инструмент; 2 - рабочая жидкость; 3 - обрабатываемая заготовка.

Весь цикл искрового разряда наглядно представлен на рис. 5.2 в виде условных этапов этого процесса.

Рис. 5.2 Условная схема «Этапов» искрового разреза.

Основными разновидностями электроэрозионного метода являются электроискровая и электроимпульсная обработка. Электроискровая обработка отличается широким диапазоном режимов обработки - от черновой производительностью 1,5 - 10 мм3/с при шероховатости обработанной поверхности Rz = 160 - 40 мкм, до отделочной, производительностью около 0,001 мм3/с при шероховатости поверхности Ra = 1,25 - 0,16 мкм.
Характерные черты этого процесса: сравнительно низкая производительность обработки, большой износ электродов-инструментов, применение преимущественно релаксационных схем генерирования импульсов длительностью 10 - 200 мкс при частоте 2 - 5 кГц, использование прямой полярности, образование на обрабатываемой поверхности тонкого дефектного слоя толщиной 0.2 - 0.5 мм на черновых и 0.02 - 0,05 мм на чистовых режимах. Значительный износ электродов ограничивает технологические возможности этого метода.
Электроискровой метод применяется в приборостроении и инструментальном производстве при обработке заготовок небольших размеров, изготовлении твердосплавных матриц, штампов, обработке отверстий малого диаметра, «шлифовании», «растачивании» профильными электродами-резцами. Инструмент является катодом, а обрабатываемая заготовка - анодом. Напряжение сети при обработке не превышает 250 В.
Обычно профиль инструмента соответствует профилю обрабатываемого контура (рис. 5.3, а), но возможно вырезание непрофилированной проволокой различных контуров (рис. 5.3,6). Материал инструмента чаще всего - медь Ml, M2, медный сплав МЦ-1, алюминий и его сплавы.
Особенностью процесса является значительный износ инструмента (износ катода соизмерим с износом анода).  Классическая траектория перемещения электрода-инструмента - вертикальное поступательное движение. Отсюда формы и размеры поперечного сечения обработанных поверхностей соответствуют форме и размерам поперечного сечения катода – инструмента (рис. 5.3 -а). Однако формы обработанных поверхностей можно усложнять за счет усложнения траектории перемещения электрода инструмента (рис. 5.3 – б и в).

 

Рис. 5.3 Схемы электроэрозионной обработки: а – при прямолинейном вертикальном перемещении катода – инструмента; б, в, - при усложненных траекториях перемещения инструмента.

Электроимпульсная обработка. Режимы электроимпульсной и электроискровой обработки существенно различны. При электроимпульсной обработке применяют пониженные напряжения и относительно большие  значения средних токов, а частота тока, питающего разрядный межэлектродный промежуток, стабильна.
Электроимпульсная обработка характеризуется: применением униполярных импульсов тока длительностью 0,5 - 1,0 мкс, скважностью 1-10; высокой производительностью: 100-300 мм3/с на грубых режимах с большой шероховатостью обработанной поверхности и, на более мягких режимах, с шероховатостью поверхности Rz = 80 - 40 мкм; малым относительным износом электродов-инструментов, составляющим для графита 0,1- 0,5%; применением обратной полярности (присоединения электрод-инструмента к положительному полюсу источника тока); применением в качестве источника тока преимущественно машинных генераторов импульсов низкой и средней частоты (400-3000 Гц); работой обычно с низким напряжением (25-30 В) и большой силой тока (50-5000 А).

 

Для примера опишем характеристики электроэрозионного 5-ти координатного проволочно-вырезного станка с ЧПУ мод. СКЭ250Ф5. Он предназначен для обработки электродом-проволокой любых электропроводящих материалов, используемых при изготовлении разнообразных деталей сложного профиля как с вертикальной (цилиндрической), так и с наклонной (конической) образующей, в том числе профилей с переменным углом наклона и с различными контурами в верхней и нижней плоскостях.

Обрабатываемые изделия.

• Инструменты - матрицы вырубных и гибочных штампов, пресс-форм; дюзы для экструзии; фасонные резцы, фрезы, шаблоны; электроды для электроэрозионной прошивки.
• Детали электронных приборов - резонаторы замедляющих систем, электроды и т. п.
• Детали машин - шестерни, кулачки, форсунки.

Компьютерное ЧПУ обеспечивает графический контроль контуров детали с визуализацией процесса обработки в реальном режиме времени, позволяет просматривать и редактировать управления процессом во время обработки. Сам станок изображен на рисунке 5.4.

Рис.5.4. "Электроэрозионный 5-ти координатный проволочный вырезной станок с ЧПУ мод. СКЭ250Ф5.

Ниже в таблице 5.1 представлены его технические характеристики.

Таблица 5.1.