3.4 Методика изготовления тонкостенных электродов-инструментов для микроэлектроэрозионной трепанации и для формирования микропазов заданной формы
При изготовлении микропазов шириной менее 0,1 мм, возникают трудности их получения традиционными методами. Анализ современного инструментария, проведенный в главе 1, показал, что микрофрезы имеют диаметр более 0,1 мм. При этом микрофрезы диаметром от 0,1 мм ограничены длиной рабочей части микрофрезы 0,3 мкм. Возникает вопрос о целесообразности применения микрофрез при обработки микропазов шириной менее 100 мкм и глубиной более 1 мм, особенно когда приходится иметь дело с труднообрабатываемыми материалами, а при обработке инструментальных материалов и твердых сплавов их использование практически невозможно при ширине паза менее 1 мм.
Получение микропазов шириной менее 100 мкм возможно МЭЭО, но для этого необходимы ЭИ с толщиной стенки менее 100 мкм.
Среди прочих методов ЭЭО можно выделить электроэрозионную микротрепанацию, когда необходимо вырезать на детали элемент заданного контура тонкостенным ЭИ.
Цель, объект и средства исследования.
Цель: разработка и реализация технологии изготовления ЭИ для МЭЭО с толщиной стенки менее 100 мкм методом электролитического формования.
Объект исследования: тонкостенный ЭИ заданной формы.
Средства исследования:
1) импульсный источник питания (ИИП);
2) осциллограф (О);
3) электролитическая ячейка (ЭЯ);
4) оптический микроскоп БМИ-1М с микронной индикацией (ОМ);
5) секундомер (С);
6) миллиамперметр (М);
7) фотоаппарат (Ф).
Блок-схема оборудования для формирования рабочей части электрода-инструмента представлена на рисунке 3.2.
На основании анализа результатов предварительно проведенных исследований предложено изготавливать тонкостенные ЭИ в несколько этапов:
1) изготовление рабочей части, которой производится непосредственная обработка, представляющей собой замкнутый контур толщиной менее 100 мкм различной формы в зависимости от формы оправки;
2) изготовление электрододержателя, на котором крепится рабочая часть ЭИ, и который имеет элементы для крепления к приводу станка;
3) операция сборки, на которой происходит соединение рабочей части с электрододержателем.
В результате проведенных экспериментов и анализа схем электролитического формообразования, разработана технология изготовления тонкостенных ЭИ для МЭЭО.
Изготовление тонкостенных ЭИ для микроэлектроэрозионной трепанации и для формирования микропазов осуществлялось формированием слоя меди на стальной оправке, изготовленной механически с поверхностью, имеющей шероховатость Ra менее 0,8 мкм и последующим отделением слоя меди специальным приспособлением (рисунок 3.16.).
а б
а – стадия формирования слоя меди на металлической оправке; б – стадия снятия слоя меди с оправки
1 – токоподвод, 2 – гайка, 3 – прижим, 4 – планка, 5 – изолятор, 6 – оправка,
7 – ванна с электролитом, 8 – аноды, 9 – шайба, 10 – нанесенный слой,
11 – переходная втулка, 12 – планка с резьбовым отверстием
Рисунок 3.16 – Стадии формирования тонкостенного ЭИ с замкнутым контуром рабочей части [69]
Формирование слоя меди толщиной до 100 мкм осуществлялось на металлической оправке 6 (рисунок 3.16,а), часть которой защищена изолятором 5, прикрепленной через прижим 3 к планке 4. Планка 4 устанавливается на стенки ванны с электролитом 7. Токоподвод 1 крепится к оправке и прижимается гайкой 2.
Снятие нанесенного слоя с оправки происходило по схеме, представленной на рисунке 3.16,б, где на оправку 6 одевается шайба 9 толщиной от 4 мм. Шайба 9 имеет внутренний диаметр, равный диаметру оправки, с учетом допуска, обеспечивающего возможность перемещения данной шайбы вдоль оправки. При этом допуск должен быть наименьший для увеличения контактной площади шайбы с нанесенным слоем 10. Сила F, обеспечивающая снятие нанесенного слоя с оправки возникает за счет давления планки 12 через переходную втулку 11 на шайбу 9. Давление планки 12 осуществляется за счет перемещения по резьбе, имеющейся на конце оправки. Возможно получение ЭИ с толщиной стенки менее 100 мкм.