3.14. Базирование заготовок

При проектировании технологического процесса электроэрозионной обработки также намечают схему базирования, установки и закрепления заготовки, обосновывают целесообразность проектирования специальных приспособлений для установки заготовки и инструмента.

3.15. Выбор и проектирование эи

Выбирают из числа имеющегося, или, в противном случае, проектируют и изготовляют инструмент.

Профильный инструмент имеет форму, обратную обрабатываемому контуру на детали, его размеры берутся с учетом межэлектродных зазоров.

Исключением являются непрофилированные электроды, для проектирования которых требуется определить только диаметр и материал проволоки или стержня. В этом случае рассчитывают натяжение проволоки, а для стержня — устойчивость при условиях обработки. Все виды электродов-инструментов изнашиваются, и это следует учитывать при определении их начальных размеров.

При проектировании ЭИ необходимо учесть возможность создания электродов-инструментов для черновой и чистовой обработки, их количество, оценить целесообразность использования на черновых операциях инструмента, ранее примененного для чистовой обработ­ки. Если предусматривается доводка, ЭИ корректируют на размер припуска последующей операции.

При проектировании следует учитывать требования к материа­лам, из которых изготовлен электрод-инструмент, их стоимость и дефицитность. Если площадь обрабатываемой поверхности S>5-10⁵ мм-², то для снижения массы электрод-инструмент выполняют пустотелым (для так называемой схемы обра­ботки-трепанации).

В случае принудительной прокачки рабо­чей жидкости в электроде должны быть пре­дусмотрены каналы, выходящие в зону обра­ботки.

При выборе .материала принимают во внимание его эрозионную стойкость, удельную проводимость, возможность изготовления ин­струмента требуемой формы с минимальными затратами, стои­мость, прочность, коррозионную стойкость, отсутствие вредных для здоровья обслуживающего персонала выделений под действием вы­соких температур при разряде.

Для чистовой обработки, осуществляемой обычно на электро­искровом режиме, наиболее часто используют инструменты из обычной и пористой меди, латуни. Медь должна быть без примесей, так как даже минимальные включения других элементов резко снижают электроэрозионные свойства, повышают износ. Графитовые материалы стремятся выбирать мелкозернистой структуры — они обладают повышенной механической прочностью. Из таких материалов можно создать инструменты с острыми углами и тонкими перемычками, эффективные на чистовых операциях. К недостаткам следует отнести повышенную стоимость по сравнению с материалами с более крупными зернами и более низкую производительность процесса. Для черновых операций чаще применяют дешевые и стойкие графитовые материалы с укрупненным зер­ном.

Для изготовления мелких отверстий используют инструменты из вольфрама, молибдена, латуни. Вольфрам и молибден обладают высокой эрозионной стойкостью в широком диапазоне режимов. Но это дорогие, дефицитные, трудно поддающиеся обработке материалы. Непрофилированные электроды-инструменты обычно изготовляют из вольфрамовой или латунной проволоки. Вольфрамовая про­волока имеет большую удельную прочность, но низкую удельную проводимость и применяется для электродов диаметром d_пр 0,08 мм.

В зависимости от назначения и материала электроды-инстру­менты могут быть цельными или сборными.

При схеме прошивания применяют электроды-инструменты в виде стержней и трубок (рисунок 3.5) из проката различных сечений.

Рисунок 3.5

В них рабочая и технологическая части объединены. Отверстия в трубках могут быть круглыми, прямоугольными, винтовыми и др. Медные стержни и трубки выпускают серийно, их минимальный наружный размер 0,2 мм; допустимая погрешность ±0,01 мм. Аналогичные электроды-ин­струменты могут быть выполнены из латуни, алюми­ния и его сплавов.

Для прошивания отверстий используют проволоку диаметром d_np = 0,025 … 1,5 мм, с погрешностью не более ±1,5% от номинального размера. При вы­полнении прецизионных отверстий (рисунок 3.6) после вскрытия их рабочей частью 2 производят калибровку (доводку).

Для этого калибрующую часть 1 вы­полняют с большим диаметром и подключают ее к генератору с более мягким калибрующим режимом. Известно выполнение электродов с несколькими ступенями и подключением каждой из них на отдельный электрический режим.

Рисунок 3.6

При прошивании отверстий постоянного сечения размеры электрода-инструмента определяют, исходя из размеров отверстия. Для круглых сечений

d_э=d_Д-2S_б, (3.12)

где d_э — диаметр электрода-инструмента; S_Д — диаметр отверстия в детали; S_б — боковой зазор, т. е. расстояние между противолежащими участками поверхностей электрода и заготовки, параллельных направлению их движения.

Боковой зазор зависит от энергии импульсов, материалов электродов, состава и направления движения рабочей среды, размеров отверстия. На черновых режимах S_б = 0,15…0,5 мм, на чистовых S_б =0,005…0,05 мм. Если после электроэрозионной обработки предусмотрена дополнительная операция, то формула (3.12) примет вид

d_э=d_Д-2(S_б + z), (3.13)

где z — припуск на последующую обработку.

Припуск z должен быть не менее шероховатости поверхности, глубины измененного слоя, погрешности в результате электроэрозионной обработки и по­грешностей установки и базирования на последующей операции. Если электрод-инструмент ступенчатый, то расчет проводят толь­ко для калибрующей части.

Длина электрода-инструмента

L=L₁+L₂+L₃+L₄ (3.14)

где L₁—длина участка закрепления в злектрододержателе; L₂ — глубина отверстия; L₃ — сокращение его длины за счет износа; L₄ — длина участка, необходимого для калибровки отверстия, если оно сквозное. Для расчета берут L₁. (2…3)d_Д; L₄=(l,2…l,8)L₂; сокращение длины L₃ можно оценить как износ  в процентах от длины отверстия L₂, т. е. L₃=L₂/100.

Если отверстие глухое, то потребуются электроды-инструменты дли­ной L’ для черновой и длиной L” для чистовой обработки:

L’= (2…3)d_Д+ L₂+ L₂/100;

L”=(2…3)d_Д+ L₂.

В тех случаях, когда одного электрода-инструмента для калибровки глухого отверстия повышенной точности недостаточно, применяют несколько калибрующих электродов-инструментов с рабо­чей частью, имеющей длину L’>L”. При смене электрода-инстру­мента следует сохранять единые установочные базы; это позволяет устранить погрешности базирования.

Для прорезания узких пазов (менее 0,1 … 0,15 мм) используют проволочный электрод-инструмент, который рассчитывают, исходя из ширины паза b_п. При этом следует учесть уменьшение диаметра проволоки за счет эрозии. Начальный диаметр

d_и = kb_n –2S, (3.15)

где k = 2…5— коэффициент, учитывающий эрозию проволоки; S = 5…20 мкм — межэлектродный зазор.

Следует учитывать, что стандартные диаметры вольфрамовой и латунной проволоки не могут во всех случаях отвечать расчетным значениям. Поэтому приходится либо протягивать проволоку на требуемый диаметр, либо так подбирать скорость ее перемотки, чтобы мог быть получен коэффициент k, обеспечивающий получение заданной ширины паза. Для латунной проволоки диаметром dи = 0,1 мм скорость перемотки должна быть не менее 5 мм/с (k = 2,5), для d_и=0,2 мм — не менее 1,5 мм/с (k=2…2,3), для dи=0,3 — не менее 0,8 мм/с (k=3…3,5). Если скорость прово­локи диаметром 0,3 мм удвоить, то коэффициент k примет значе­ние 1,8…2. Таким образом, изменяя скорость перемотки, можно в несколько раз изменить расчетный диаметр проволоки и подобрать ближайший стандартный ее размер. Для обработки заготовок с толщиной свыше 15…20 мм рекомендуется использовать проволоку диаметром более 0,2 мм.

Если ширина паза в детали не ограничена, то скорость перемотки проволоки берут близкой к минимальному значению, а расчет ширины паза не делают.