Електроерозійні верстати дротяні вирізні принцип роботи, схеми

Процес електроерозійної обробки (ЕЕО) струмопровідних матеріалів заснований на принципі спрямованого руйнування анода (заготівлі), який знаходиться в рідкому діелектричному середовищі, в результаті проходження між ним та катодом (робочим інструментом) електричного розряду великої потужності. Зважаючи на значні технологічні можливості методу, він реалізується на електроерозійних верстатах різного виконання.

Структура та різновиди обладнання для ЕЕО

Типовий електроерозійний верстат включає:

декілька автономно діючих один від одного електродвигунів;
вузол подачі електрода-інструменту;
ванну з робочим середовищем;
стіл для розміщення оброблюваної заготівлі;
схему керування.

Класифікація устаткування, що розглядається, проводиться за такими ознаками:

За технологічним призначенням. Можна виділити універсальні, спеціалізовані та спеціальні верстати для ЕЕО;
За принципом компонування основних вузлів. Її можна зробити горизонтальною та похилою, але частіше використовується вертикальне компонування;
За типом столу: нерухомий чи координатний;
За типом ванни - знімна або піднімається;
За рівнем точності - обладнання для робіт звичайної точності та прецизійне;
За принципом збудження та подальшого регулювання параметрів електричного розряду.

Розмірний ряд видів електроерозійного обладнання вітчизняного виробництва визначається вимогами ГОСТ 15954.

Способи отримання електричного розряду в робочих ланцюгах верстатів

Розмірну обробку можна проводити іскровим, імпульсним та дуговим розрядами. У першому випадку між катодом та анодомутворюється іскровий розряд малої шпаруватості, але з точно заданими характеристиками міжелектродного проміжку. Такі верстати компактні, відрізняються високою точністю роботи та якістю поверхні після електроерозії, зручністю регулювання технологічними показниками, але одночасно мають малу потужність, а отже – продуктивність. Області доцільного використання таких верстатів – точна розрізка матеріалів, що важко обробляються (зокрема, твердих сплавів), отримання деталей зі складними контурами. Їх можна використовувати для вилучення зламаного інструменту тощо.

Схема дротяно-вирізного електроерозійного верстата

Підвищення енергії електричного розряду досягається введенням у схему генератора імпульсів, який збільшує інтервал між суміжними розрядами та одночасно збільшує теплову потужність при одиничному електроерозійному акті. Як наслідок, продуктивність роботи збільшується, проте знижуються точність, а поверхня обробленої деталі може мати досить протяжну зону термічного впливу, що не завжди допустимо. Електроімпульсні верстати застосовуються там, де потрібно більш значне знімання металу в одиницю часу.

При необхідності забезпечити ще вищий знімання металу (причому не тільки для формозміни вихідної заготівлі, але і для її зміцнення) застосовуються електродугові верстати. Продуктивність такого устаткування збільшується у кілька десятків разів, оскільки дуга, на відміну інших видів електричного розряду, горить безупинно. Для управління технологічними параметрами дугового розряду він стискається поперечним потоком середовища-діелектрика, яке постійно, і під великим тиском прокачується через зону горіння дуги насосною установкою, передбаченою всхемою верстата. Електродугові верстати можна виготовити великі заготовки під валки, молотові штампи гарячого штампування і т.д.

Застосування електроерозійних верстатів різних типів

З обладнання електроіскрового типу одним з найбільш точних вважається копіювально-прошивальний верстат МА4720. Він призначений для робіт із важкооброблюваними заготовками складної конфігурації, наприклад, для твердосплавного штампового оснащення, прес-форм, кокілів. Продуктивність верстата не перевищує 70 мм 3 /хв, зате можна досягти точності 0,03...0,04 мм, при досить невисокій шорсткості кінцевої поверхні (не вище Rz 0,32...0,4 мкм на чистових режимах обробки). Переміщення робочого столу здійснюється системою ЧПУ. Розміри робочого столу та допустимий діапазон значень міжелектродного зазору між анодом та катодом не дозволяє отримувати на даному верстаті вироби з габаритними розмірами понад 120×180×75 мм.

Прикладом електроімпульсного верстата є поширена модель 4Е723, що також оснащується ЧПУ. Вищі показники питомої потужності дозволяють досягати продуктивності ЕЕО до 1200м 3 /хв, при похибці обробки чистових режимах не більше 0,25…0,1 мм. Вища точність досягається при ЕЭО фасонних поверхонь. Верстат також використовується переважно в інструментальному виробництві, проте шорсткість поверхні помітно збільшується – до Ra 2,5 мкм, тому після обробки у більшості випадків потрібно шліфування. На верстаті можна виконувати ЕЕО деталей із габаритними розмірами 620×380×380 мм, а також прорізання фасонних пазів.

Дані види відносяться до універсальних електроерозійних верстатів. Прикладом спеціалізованого обладнання є електроерозійний верстат моделі 4531, що робить профільну вирізку складних.контурів за допомогою непрофільованого електрода. На верстаті 4531 застосовується латунний тяганина, яка безперервно перемотується через міжелектродний проміжок, збуджуючи розряд між катодом і анодом. При відносно невисокій продуктивності (не більше 16...18 мм 3 /хв по сталі; для твердого сплаву продуктивність ще нижче), верстат 4531 в принципі дозволяє забезпечити похибку ±0,01 мм, тому обладнання, що розглядається ефективно при виробництві матриць вирубних штампів особливо складної конфігурації та шаблонів. Максимальні розміри контуру, що вирізається, складають 100×60 мм.

Принципи оптимального вибору технології та типорозміру верстата для ЕЕО

Вихідними даними є точність контуру, розміри (глибина) термічно зміненої зони, а також бажане значення знімання в одиницю часу. Для верстатів, що працюють з непрофільованими електродами, важлива наявність пристроїв для автоматичного заправлення дроту, а для імпульсних верстатів – генераторів, що дозволяють використовувати біметалічний дріт, що підвищує продуктивність ЕЕО.

Для підвищення якості процесу та зниження ерозійного зносу електрода-інструменту як робочі середовища краще використовувати олію (найбільш уживана суміш олії «індустріальна-20» з гасом). В принципі, для виробів зі збільшеними допусками, можливе використання води.

Технологічні можливості електроерозійних верстатів значно розширюються наявністю додаткових пристроїв (наприклад, отримання конічних поверхонь).

Для знімання металу від 20000 мм 3 /хв і вище необхідно застосовувати тільки електродугові верстати. Найменша похибка роботи такого обладнання досягається зворотної полярності при використанні графітових електродів. Разом з тим, порівняновисока шорсткість поверхні - не нижче Rz 0,8 ... 1,6 мкм - змушує після ЕЕО дуговим розрядом передбачати чистове шліфування отриманого контуру. Тиск прокачування робочого середовища має бути не менше 50...60 кПа.