§ 4.3. Конструкция

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

При схеме прошивания применяют электроды-инструменты в виде стержней (рис. 1.21, а) и трубок (рис. 1.21, б) из проката различных сечений. 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.

Рис. 1.21

Для прошивания отверстий используют проволо­ку диаметром d_пр = 0,025 ... 1,5 мм, с погрешностью не более ±1,5% от номинального размера. При вы­полнении прецизионных отверстий (рис. 1.22) 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.

Рис. 1.22

Иногда калибровку выполняют спе­циальным грибовидным электродом-инструментом (рис. 1.23), у ко­торого рабочий диаметр D значительно превышает диаметр d, по которому электрод-инструмент устанавливают в электрододержателе. Разница в диаметрах снижает погрешность диаметра отвер­стия, возникающую вследствие боковых разрядов. По той же при­чине стремятся уменьшить высоту h. Грибовидные конструкции мо­гут быть цельными и сборными. Нерабочие участки электрода-ин­струмента 1 иногда покрывают изоляцией или втулкой 2 из диэлек­трика.

Рис. 1.23 Рис. 1.24

Для прошивания полостей применяют сплошные или сборные электроды-инструменты из графитовых материалов. Иногда корпус электрода-инструмента выполняют из дешевого конструкционного материала, а на рабочую часть гальваническим методом или напы­лением наращивают эрозионностойкий слой.

Сборные электроды-инструменты могут быть выполнены, на­пример, из набора стержней или трубок (рис. 1.24). Для изготовления полостей стержни или трубки 1 в виде пакета устанавливают в макете 2 детали и закрепляют в таком положении электрододержателем 3, в котором могут быть предусмотрены полость и отвер­стие 4 для прокачки рабочей жидкости через электроды (рис. 1.24, а). Если необходимо изготовить глухое или сквозное отверстие сложной формы, то трубки или стержни 4 набирают в шаблоны 1, 2, которые скоординированы штифтами 3 или другими элементами (рис. 1.24,6).

При электроэрозионном шлифовании в качестве инструмента используют металлический или графитовый диск; для отрезания применяют диски из листового материала с толщиной от 0,3...0,5 мм до нескольких миллиметров или стальную ленту, перемещающуюся по шкивам. Толщина ленты не превышает 1...1,5 мм.

§ 4.4. Изготовление

Инструменты из меди, алюминия и их сплавов обычно изготов­ляют штамповкой, вытяжкой, прокаткой (см. рис. 1.21). Точность изготовления соответствует 8...10-му квалитету СЭВ, шерохова­тость поверхности R_a=2,5...5 мкм. Для придания электродам-ин­струментам прямолинейности их правят в специальных приспособ­лениях. Их закрепляют в зажимах, к которым прикладывают рас­тягивающие усилия. Одновременно электроды нагревают током низкого напряжения. Не снимая усилия, электроды охлаждают, после чего они приобретают требуемую форму. Контрольную опе­рацию выполняют на инструментальной плите путем измерения про­света между плитой и электродом-инструментом.

Заготовки для электродов-инструментов, имеющих сложную объемную форму (см. рис. 1.20), выполняют литьем. Это экономи­чески целесообразно, если требуется значительное количество оди­наковых инструментов. Например, при литье в оболочковые формы их должно быть не меньше 50. Вследствие усадки литые заготовки имеют невысокую точность и требуют дополнительной механиче­ской обработки лезвийным и абразивным инструментом (точение, фрезерование, сверление, шлифование и др.). Для точного бази­рования электрода-инструмента в станке его обрабатывают совме­стно с электрододержателем, используя в качестве установочных баз присоединительные к станку элементы электрододержателя.

При механической обработке меди, алюминия и их сплавов пе­редние углы инструмента должны быть невелики. Скорость реза­ния для твердосплавных резцов и фрез достигает 5 м/с, подача до 0,3 мм/об. В случае обработки графитовых материалов жела­тельно использовать твердосплавный инструмент с передним углом 10...12° при скорости резания до 6 м/с, подаче при фрезеровании до 10 мм/с, глубине резания на чистовых операциях порядка 0,5...2 мм. Инструменты из графитовых материалов шлифуют. При этом не­обходимо оснащать станки местной вытяжкой вентиляцией или пы­леуловителями.

Рис. 1.25

Цельные электроды из графитовых материалов можно изгото­вить методом вихревого копирования (рис. 1.25). Блок 1 из графи­тового материала обрабатывают деталью 2, предварительно под­вергнутой электроэрозионной операции. Детали придают колебания в двух на­правлениях в плоскости, перпендикуляр­ной направлению ее подачи 5. Деталь со­вершает возвратно-поступательные дви­жения. Лунки, оставшиеся после электро­эрозионной обработки на поверхности де­тали, работают как лезвия инструмента. Для получения требуемой точности углубления (будущего электрода - инструмен­та 1) размеры, детали 2 уменьшают на размер амплитуды ее переме­щений. Или же если впоследствии при обработке на станке элек­троду-инструменту, полученному из блока 1, придать колебатель­ные движения с амплитудой, применяемой при его изготовлении, то можно выполнить углубление с помощью эталонной детали без уменьшения размеров. При отсутствии детали делают инструмент, которым осуществляют вихревое копирование. Такая технология удобнее вышеописанной, так как здесь проще предусмотреть базы для крепления инструмента в станке, обеспечить ему требуемую жесткость.

Графитовые, медно-графитовые, вольфрамокобальтовые элект­роды-инструменты можно получать по технологии порошковой ме­таллургии. Так изготовляют пустотелые и сплошные конструкции. Форма рабочей поверхности таких инструментов повторяет конфи­гурацию прессформ. Этот процесс рентабелен только при выпуске значительных партий одинаковых электродов-инструментов. К не­достаткам процесса следует отнести неравномерность свойств мате­риала после прессования, особенно при сложной конфигурации электрода-инструмента.

Нанесение на рабочую поверхность эрозионностойкого материа­ла возможно электродуговым, плазменным, газоплазменным напы­лением. В этом случае вместо корпуса часто применяют модели многократного использования из керамики, графита, сталей, алю­миния, чугуна. Модели могут быть сборными, что упрощает их из­готовление. Напыление производят в две стадии: сначала наносят основу из нержавеющей стали, затем слой эрозионностойкого мате­риала толщиной 1,5...2 мм. Полученную оболочку снимают, крепят к электрододержателю и устанавливают на станок. При гальвани­ческом методе формообразования рабочей части можно применять модели из металлов, пластмасс, гипса, легко поддающихся обра­ботке. На нетокопроводящие модели сначала осаждают химиче­ским путем токопроводящий слой, далее его наращивают до требу­емой толщины эрозионностойким материалом. Предельная толщина слоя 2...5 мм. Модели могут быть одно- и многоразового исполь­зования. После гальванического осаждения металла рабочая по­верхность имеет высокую точность размеров, малую шероховатость и не нуждается в дальнейшей обработке. Площадь рабочей части может достигать сотен квадратных сантиметров. Недостатками ме­тодов являются зависимость толщины слоя от формы модели и большая длительность процесса (до 100 ч на 1 мм толщины).

Рис. 1.26

Для изготовления рабочего профиля исполь­зуют также электрохимический, электроэрозион­ный, ультразвуковой методы. Так, электроды-ин­струменты, предназначенные для изготовления сеток с мелкими прямоугольными отверстиями, целесообразно выполнять непрофилированным проволочным электродом. С этой целью торцовую поверхность заготовки разрезают вдоль оси взаимно перпендикулярными пазами (рис. 1.26).

Электроды-инструменты для шлифования получают механиче­ской обработкой и прессованием, электроды- инструменты для отре­зания - штамповкой из листа с последующей термофиксацией (круглые) или сваркой концов ленты (ленточные).

Кроме того, при изготовлении электродов-инструментов исполь­зуют пайку, склеивание и другие технологические процессы, при­меняемые в машиностроении.