Электроэрозионная обработка металла

Технология электроэрозионной обработки (ЭЭО) предполагает мгновенное расплавление/испарения микрочастиц металла под действием искрового разряда. Повышая частоту разрядов, вы получаете высокую скорость металлообработки, а точечное действие гарантирует формирование сложного контура детали с микронной точностью. ЭЭО относится к прецизионным технологиям обработки деталей из токопроводящих материалов.

Принцип работы ЭЭО

Электроэрозионный станок устроен следующим образом: рабочая зона располагается в баке с диэлектрической жидкостью, заготовка или обрабатываемая деталь является анодом, а катод ― это электрод станка. Искровой разряд пропускают между катодом и анодом, причем диэлектрическая жидкость препятствует пробою, поэтому для пробития нужно определенное напряжение между катодом и анодом, которые сводят на нужно для искры расстояние.

Искровой разряд образует горячую плазму с ограниченным сроком существования, удар плазмы об анод вызывает расплавление/испарение металла. Расплавленные частицы оседают на дне бака с диэлектрическим раствором. Точность обработки детали на ЭЭО станке ― до 5 мкм.

Самые распространенные модели ЭЭО станков:

• Wire EDM ― проволочно-вырезной агрегат, который режет заготовку по контуру, а также вырезает сложные отверстия. Роль электрода-катода выполняет проволока из латуни или молибдена. Возможна 4- и даже 5-осевая обработка, но проволока в любом случае не может касаться заготовки.
• Sinker EDM (Die-Sinking EDM) ― аппарат для погружной металлообработки, которые формирует сложный рельеф с максимальной точностью. Катод накрывает деталь-анод и постепенно погружается в нее, формируя нужный рельеф, 3D-контур, внутреннюю полость. Электрод придется делать под каждый рельеф.
• EDM Drilling ― аппарат с вращающимся катодом для практически мгновенного прожига отверстий диаметром от 0,1 мм. Оригинальный принцип действия ЭЭО станка допускает прожиг отверстий заданной формы даже в труднодоступных местах и в деталях из высоколегированной, закаленной стали.

Некоторые станки используют несколько принципов обработки, например, прожиг отверстий, как у EDM Drilling, а также погружную электроэрозию, как у Sinker EDM или Die-Sinking EDM. Подобная универсальность расширяет сферу применения электроэрозионной технологии.

Применение электроэрозионной обработки в современной промышленности

Обработка твердых металлов, а также закаленных поверхностей с ювелирной точностью возможна только с использованием специальных технологий, к которым относится электроэрозионный метод. Чаще всего этот метод применяется в следующих отраслях:

• Инструментальном производстве ― метод применяется при поверхностной твердости заготовки от 65 HRC. Погружные станки изготавливают практически все пресс-формы для литья цветмета, полимеров, резины. Кроме пресс-форм на таких станках делают штампы для горячей и холодной обработки, а также пуансонно-матричные комплекты. На Sinker EDM и Die-Sinking EDM аппаратах делают ленточные формы с типовым контуром.
• Аэрокосмической отрасли ― технология предполагает обработку жаропрочных сплавов, а также сверление отверстий в закаленных металлах. На ЭЭО станках делают аэродинамические профили, детали турбин, камеры сгорания, направляющие двигателей и многое другое. Отдельная работа есть у EDM Drilling моделей, которые участвуют в формировании контуров охлаждения в виде супердрелей.
• Медицинской промышленности ― прочная нержавейка, а также инертный к биологическим жидкостям титан нуждается в эффективной и очень точной технологии обработки деталей. ЭЭО дает гарантии высокой точности обработки, минимальной шероховатости обработанной поверхности и стерильности. На вырезных и погружных станках делают универсальные и специальные хирургические инструменты. Погружные модели используют электрическую дугу для прожига сложных 3D моделей, например, зубных коронок, винтовых имплантатов. Универсальные модели вырезают и прожигают электрической эрозией сверхточные детали для помп, кардиостимуляторов, сложных протезов.
• Автомобильной промышленности ― массовое производство предполагает тиражирование однотипных деталей, которые должны быть изготовлены с высокими допусками на размер и низкой шероховатостью. ЭЭО станки особенно востребованы при производстве двигателей. С их помощью сверлят отверстия, делают детали коробки передач, форсунки и элементы топливного насоса. Электрическая эрозия пригодится и во время изготовления форм для литья панелей из пластика, а также корпусов из алюминия.
• Производстве сложных микроэлектромеханических систем (MEMS) ― контролируемая эрозия позволяет прожигать тонкие каналы, резать листовые заготовки прецизионных деталей, подложки микросхем, контактные площадки и прочее. ЭЭО технология позволяет работать не только с мягким золотом, но и с прочным вольфрамом. Этот техпроцесс используют при изготовлении сенсоров для портативной электроники, а также критически важных узлов управления ядерными реакторами.

Резка деталей на ЧПУ станках любого типа гарантирует заказчику высокое качество обработки в любом случае. Допуски на размеры в этом случае могут доходить до 2-3 микрон. Но у электроэрозионной обработки металлов есть и другие достоинства.

Преимущества и недостатки электроэрозионной технологии

С позиции технических, экономических и эксплуатационных аспектов список преимуществ технологии электроэрозионной обработки выглядит следующим образом:

1. Универсальность ― у вас нет ограничений при выборе металла или сплава, из которого делают детали/заготовки. ЭЭО совместима с любыми токопроводящими материалами. С помощью этой технологии выполняется резка / обработка деталей из золота и вольфрама. Допустимая поверхностная твердость детали/заготовки ― до 65–70 HRC. Возможна резка даже уже закаленных деталей. Прочность, хрупкость, вязкость ― все эти характеристики не имеют никакого значения в случае использования этой технологии металлообработки.
2. Геометрия любой сложности ― тонкая электрическая дуга прорезает отверстия диаметром от 0,1 миллиметра, вырезает глубокие и узкие полости, работает с листовыми, тонкостенными заготовками и массивными деталями. Допускается резка внутреннего угла, невозможная никаким другим металлорежущим инструментом. С помощью этой технологии делают замкнутые отверстия и сложные внутренние контуры. ЭЭО формирует симметричные и асимметричные поверхности любой сложности. Электроды проникают даже во внутреннюю часть и вырезают скрытые полости с любой сложностью формы.
3. Высокая точность ― обычные допуски на заданные размеры ― до 5 мкм, а если вы используете прецизионные станки, допуски можно снизить до 1-3 мкм. Подобной точности резки невозможно добиться в рамках одного технологического цикла металлообработки. Обычно такая точность появляется только черновой, чистовой обработки с последующей доводкой. Кроме минимальных допусков внимания заслуживает сверхвысокая чистота поверхности на уровне Ra 0.1–0.8 мкм. Такие показатели обычно получаются только после тонкой шлифовки/полировки. Обратная сторона высокой точности и низкой шероховатости ― отсутствие заусенцев, сколов, трещин на кромке, что также воспринимается как дополнительное преимущество этой технологии.
4. Минимальная нагрузка на обрабатываемую деталь. Длительность контакта плазменной дуги с заготовкой измеряется в сотых долях секунды. Деталь находится в масляной ванне, которая выступает в роли охлаждающей жидкости. Тепловые деформации в данном случае минимальны, а физических нет вообще, поскольку лишний металл просто испаряется с поверхности заготовки. Полученная в результате ЭЭО деталь не имеет внутренних напряжений, деформаций в месте фиксации и трещин, что очень ценится при работе с хрупкими сплавами. Деталь не страдает даже от вибраций, характерных для токарной, фрезерной, абразивной обработки.
5. Полная автоматизация процесса металлообработки ― большинство станков, поддерживающих технологию ЭЭО, работают с 4-6 осями, что возможно только при участии блока числового программного управления. Автоматизация процесса резания и копирования формы электрода позволяет добиваться высокого качества деталей даже при крупносерийном производстве. Станок ЭЭО может быть частью полностью автоматизированной обрабатывающей линии, обеспечивая стабильное качество продукции.
6. Экономия на обслуживании режущего инструмента ― проволока и 3D электроды изнашиваются по мере использования, но его не нужно затачивать, а еще в этом случае не нужно менять режущие пластины или чинить режущую кромку. Весь цикл восстановления инструмента в этом случае просто не нужен. Вы просто заказываете новый электрод из меди, графита, латуни, молибдена.

При рассмотрении минусов данного технологического процесса внимания заслуживают только три особенности ЭЭО. Во-первых, это категорическая несовместимость с конструкционными материалами-диэлектриками. Если деталь (анод) не проводит электричество, обработка технически невозможна. Пластик, керамика, дерево, композиты-диэлектрики подобным образом не обрабатываются. Во-вторых, это низкая производительность ЭЭО. При снятии больших объемов металла время обработки будет на порядок больше, чем при токарной и фрезерной технологии. В-третьих, существенным минусом считается быстрый износ электрода. Иногда на подготовку одной детали нужно несколько 3D электродов. Из дополнительных минусов внимания заслуживают сложности с подготовкой рабочей среды ― масло или деионизированную воду нужно фильтровать, удаляя следы металла, а также высокие требования к персоналу ― нужны инженеры с опытом работы в CAD/CAM-системах. Однако далеко не все минусы распространяются на портативные системы ― экстракторы и супердрели.

Обзор экстракторов и супердрелей

Кроме тяжелых станков и сложных элементов обрабатывающих линий технология ЭЭО используется и в портативном оборудовании для извлечения обломков метизов, метчиков, сверл, а также в отдельной категории специализированных сверлильных станков. Аппараты для извлечения заклиненных обломков называются экстракторами, а спецстанки для сверления отверстий ― супердрелями.

Особенности работы экстрактора

Магнитное основание агрегаты фиксирует детали с заклиненным метчиком, сверлом, болтом. К свободному торцу зажатого инструмента подводят электрод и направляют поток диэлектрической жидкости. Между электродом и обломком возникает электрическая дуга, которая испаряет лишний металл. Диэлектрическая жидкость вымывает капли расплавленного металла и крупные осколки. После появления люфта, остатки метчика, болта, сверла извлекаются с помощью ключа/отвертки. Время на обработку одного обломка ― от 5 до 10 минут. Детали, в которых он был зажат, при этом не страдают.

Особенности работы супердрели

Полый электрод аппарата подводят к точке сверления. В полость подают диэлектрическую жидкость. Между электродом и заготовкой возникает электрическая дуга. Жидкость вымывает остатки металла. Электрод вращается и углубляется в заготовку до нужной отметки. Потребление тока в данном случае минимально, а качество обработки стенок отверстия соответствует самым высоким стандартам.

Услуги ТЕМП-БП

Наша компания поможет вам приобрести экстрактор или супердрель, а также электроды для вашего ЭЭО станка. В нашем каталоге вы найдете современное оборудование для металлообработки, в том числе редкие модели агрегатов, оснастки, режущего инструмента. В большинстве случаев мы работаем как официальный дистрибьютор производителей таких товаров. Наши покупатели могут рассчитывать на комфортные цены, заводскую гарантию, быструю доставку покупки в любой город РФ. Информацию по ассортименту, ценам и доставке уточняйте по телефону +7 (495) 687-96-95.

Смотрите также:

Станки по металлу 852