4.3. Изготовление инструмента

Изготовление отверстий, щелей и углублений сложной формы электроэрозионным методом в несколько раз производительнее механической обработки, но нередко затраты на изготовление фасонных электродов снижают или сводят к нулю экономическую эффективность от внедрения электротехнологии. Методы изготовления электродов являются весьма важным, а в ряде случаев и решающим фактором эффективности процесса.

Способ изготовления инструмента зависит от свойств его материала, конструктивной формы и назначения. В табл. 4 перечислены способы, применяемые при изготовлении инструментов из различных материалов.

Из медно-графитовой массы на цементной связке инструмент прессуется, а из обычной - прессуется и обжигается.

Из готовых медно-графитовых масс инструмент необходимого профиля вырезается, вытачивается, выпиливается и т.п.

Из латуни, меди, алюминия и чугуна инструменты могут быть изготовлены любым из способов, применяемых обычно при обработке этих материалов, как, например, литьем, штамповкой, механической обработкой, вырезкой с последующей пайкой.

Литые инструменты из-за низкой точности изготовления используются довольно редко. Более широкое применение нашли штампованные инструменты; при этом в ряде случаев могут применяться штампованные изделия с соответственно уменьшенными слесарной обработкой размерами. Как полуфабрикат инструмента, а зачастую и как инструмент, широко используется профильный прокат латуни, меди, алюминия и бронзы. В зависимости от требуемой точности изготовления, конфигурации и типа инструмента его обработка может производиться точением, сверлением, фрезерованием, строганием и шлифованием.

Таблица 4.

Способ изготовления инструмента	Материал инструмента
Литье	н	п	п	п	п	п
Штамповка	н	п	п	п	н	п
Механическая обработка	п	п	п	п	п	п
Гибка с последующей пайкой	н	п	п	п	п	п
Прессовка с последующим обжигом	п	н	н	н	н	н

4.4 Расчет размеров рабочих поверхностей электродов-инструментов

При обработке между торцовыми и боковыми поверхностями ЭИ и формируемой полостью образуются соответственно торцовый Sт и боковой Sб зазоры. Величина зазоров зависит от угла наклона боковых поверхностей ЭИ и обрабатываемой поверхности, режима обработки, материала электродов, глубины внедрения ЭИ в заготовку и от других факторов. В связи с неравномерным распределением в межэлектродном промежутке (МЭП) продуктов обработки фактическая величина МЭЗ, которая может быть пробита электрическим разрядом, является переменной по обрабатываемой поверхности. Размеры ЭИ определяются не только зазорами Sт и Sб, но и абсолютной величиной его износа hэ, которая при постоянном относительным линейном износе лин зависит от толщины z слоя металла, удаленного в процессе обработки, т.е. hэ=zлин .[9]

Указанные факторы учитывают при расчете и коррекции рабочих поверхностей ЭИ при ЭЭО.

При коррекции размеров поверхности ЭИ следует различать следующие случаи объемного копирования (рис.20) [9]:

а) обработка фасонных поверхностей типа тел вращения без орбитального движения ЭИ.

Размеры ЭИ наиболее целесообразно занижать эквидистантно против размеров детали на величину максимального торцового зазора, образующегося на входе в прошиваемую полость (рис.20,а);

б) обработка фасонных поверхностей, представляющих сочетание вертикальных и наклонных поерхностей, без орбитального движения ЭИ (рис.20,б).

На входе в прошиваемую полость имеются торцовые и боковые зазоры. Вертикальные участки поверхности ЭИ при этом следует занижать эквидистантно к профилю детали на величину соответствующих боковых зазоров, наклонные участки поверхности - на величину максимальных торцовых зазоров;

в) обработка фасонных поверхностей с орбитальным движением ЭИ (рис.20,в).

Предварительное профилирование полости при этом осуществляется при поступательном перемещении ЭИ, доводка поверхности - за счет орбитального движения ЭИ. Размеры ЭИ занижаются по горизонтальным сечениям на величину наибольшего зазора на входе в прошиваемую полость и припуска на доводку (высота микронеровностей плюс глубина измененного слоя после черновой обработки). Амплитуда орбитального движения ЭИ уменьшается по сравнению с величиной коррекции ЭИ на величину образующегося при этом минимального торцового зазора (Sт_min);

г

Рис.20

г) обработка отверстий, пазов, щелей. Размеры ЭИ следует занижать против размеров детали эквидистантно на величину максимального бокового зазора на входе в прошиваемое отверстие (рис.20,г).

На черновых и получистовых переходах погрешность от неравномерности бокового зазора достигает 0,3-0,35мм, а от неравномерности торцового зазора - 0,2-0,25мм. Однако величина этих погрешностей вместе с погрешностью от износа электрода-инструмента может быть частично компенсирована применением специальных приемов в ходе обработки. Например, погрешность от бокового зазора можно устранить применением орбитального движения ЭИ.

В связи с тем, что максимальный торцовый зазор при обработке фасонных полостекй практически равен начальному боковому [9], для расчета размеров ЭИ при объемном копировании необходимы значения бокового зазора и минимального торцового зазора. Для определения указанных видов межэлектродного зазора построены следующие интерполяционные модели[ ]:

Модель1.Расчет бокового зазора, мм, на режимах чистовой обработки

где k - коэффициент, зависящий от материала электрода

f - частота, Гц:

j- плотность тока, А/см²;

L - длина вертикальной трассы эвакуации продуктов эрозии, мм ;

q - скважность;

Uxx - амплитудное значение напряжения холостого хода, В.

Модель2.Расчет бокового зазора, мм, на режимах черновой и получистовой обработки

где е - основание натуральных логарифмов, равное 2,71;

R - радиус трассы эвакуации, мм ;

Q - расход жидкости, см³/с .

Модель3.Расчет Sт_min на режимах черновой и получистовой обработки

Пределы изменения использованных в моделях параметров приведены в табл.20.

Таблица 20

	Пределы изменений параметров
Параметр	Модель 1	Модель 2	Модель 3
Сила тока Iср, А	2...10	4...85	4...80
Частота f, кГц	22...200	1...44	0,040...44
Скважность q	1,5...4,0	1,1...5,0	1,1...5,0
Амплитудное значение напряжения холостого хода Uхх, В	65...200	50...300	50...3000
Плотность тока, j ,А/см2	1...30	0,5...49,0	0,4...28,0
Длина вертикальной трассы эвакуации продуктов эрозии L,мм	1...50	2...55	-
Отношение расхода жидкости Q к расстоянию R, см2/c	1...10	0,14...36,0	-

Коэффициент К, учитывающий сочетание материалов электродов (инструмента и заготовки), имеет следующие значения:

Материал	К
Медь-сталь 45	1
Медь-твердый сплав	0,5
Углеграфит-сталь 45	0,7

За среднее значение тока принимают его значение при минимальной паузе между импульсами. Плотность тока определяется как отношение средней силы тока к площади обрабатываемой поверхности. Площадь обработки фасонных поверхностей выражается через площадь проекции всей поверхности на плоскость, перпендикулярную к направлению подачи ЭИ. За длину вертикальной трассы удаления продуктов эрозии принята длина вертикального участка, не подвергающегося непрерывному воздействию разрядов.(рис.21)

За расстояние R при обработке фасонной полости (рис.22,а) с одним отверстием для прокачки принимаем радиус условной окружности, длина которой равна периметру контура входного сечения ЭИ. При обработке фасонных полостей с системой равноудаленных от контура входного сечения ЭИ отверстий для прокачки (рис.22,б) параметр Q/R определяется как отношение расхода жидкости, поступающей в близлежащее к контуру отверстие для прокачки, к расстоянию от центра этого отверстия до контура.

Рис.21. К определению длины вертикальной трассы эвакуации

Для случая, когда расположение отверстий для прокачки на одинаковых расстояниях от контура затруднено конфигурацией детали (рис22,в), расстояние R принимаем равным среднему из расстояний R₁ , R ₂, R ₃ .

Значение расхода жидкости в обоих случаях с достаточной для практики точностью определяется как отношение общего расхода Q к числу отверстий для прокачки. В табл.21 приведены некоторые данные по используемому при обработке расходу жидкости.

Таблица 21

Частота импульсов, кГц	Сила тока,А	Пдлощадь обработки,мм2	Общий расход жидкости, см2/c
1...44	40...70	2000...3000	14...16
1...88	3...10	500...1000	5...12
88...440	2...12	50...500	1...3

При отсутствии принудительной циркуляции рабочей среды обновление жидкости в межэлектродном промежутке обусловлено процессом образования и движения газовых пузырей, и расход жидкости при этом для энергии 0,045-1,5 дж составляет соответственно 0,12-0,27 см³/с. Расстояние R определяется аналогично случаям, приведенным на рис.22,а.

Действительные значения зазоров соответствуют расчетным, если точность поддержания значений параметров составляет 5-10%.

Рис.22. Определение расстояния R:

а - фасонная полость с одним отверстием для прокачки в ЭИ; б - фасонная полость с системой равноудаленных от контура входного сечения ЭИ отверстий; в - фасонная полость с отверстиями, расположенными на различных расстояниях от контура входного сечения ЭИ.