§ 2.2. Точность

Под точностью обработки деталей понимается степень со­ответствия ее формы и размеров чертежу. Отклонения от формы и размеров называются погрешностью. Электроэрозионному процессу присущи те же систематические и случайные погрешности, что и механической обработке. Их природа и способы снижения рас­сматриваются в курсе «Технология машиностроения». Так же как и при механической обработке, на размеры погрешностей оказы­вают влияние состояние технологической системы, погрешности ус­тановки, базирование инструмента, внутренние напряжения в ма­териале заготовки, ее нагрев при обработке. В случае электроэро­зионной обработки жесткость технологической системы не зависит от режима обработки, но на нее существенное влияние оказывает давление жидкости при прокачке рабочей среды.

При ЭЭО на точность изготовления деталей влияют: 1) точность изготовления электрода-инструмента; 2) износ электрода-инстру­мента вследствие эрозии; 3) погрешности формы и размеров углуб­ления на заготовке относительно электрода-инструмента.

Рис. 1.16

В процессе обработки форма и размеры электрода-инструмента нарушаются из-за износа. Казалось бы целесообразным выполнять его с ши­рокими допусками. Однако окончатель­ный профиль углубления формируется неизношенным участком электрода-ин­струмента, поэтому электрод-инстру­мент изготовляют на 1...2 квалитета точнее, чем обрабатываемые детали. Допуски на размеры электрода-инстру­мента составляют обычно 0,015....0,1 мм, что соответствует требованиям к изготовлению металлорежущих ин­струментов

Износ на различных участках инст­румента различен. На рис. 1.16 пока­зано изменение числа разрядов при прошивании в заготовке 1 отверстия сложной формы электродом-инстру­ментом 2. Возможное число импульсов, реализуемых в промежутке, показано стрелками, число которых в местах сопряжения поверхностей иное, чем на прямолинейных уча­стках. Так, на участках электрода-инструмента, имеющих вогну­тость, число разрядов меньше, следовательно, износ на них будет выражен слабее. Если учесть условия выноса продуктов обработ­ки из промежутка, то различия в износе отдельных участков еще более возрастут.

Рис. 1.17

На рис. 1.17 показан характер износа электрода-инструмента 1 при прошивании отверстия в заготовке 2. До вскрытия отверстия обработка велась концевым участком 3, который вследствие эрозии потерял свою первоначальную форму, показанную пунктирной ли­нией. Если прекратить прошивание сразу пос­ле образования сквозного отверстия, оно было бы коническим. Для придания ему цилиндри­ческой формы электрод-инструмент переме­щают до тех пор, пока не прекратятся боковые разряды и не сформируется отверстие с диа­метром d_д, большим, чем диаметр d_и электро­да-инструмента, на двойной размер бокового зазора s_б.

Если необходимо обработать глухое углуб­ление, то на конечной стадии обработки элек­трод-инструмент приходится заменять новым.

При вырезании по контуру непрофилированным электродом-ин­струментом (проволокой) постоянный по времени износ не влияет на точность. Однако за счет уменьшения диаметра электрода от эрозии уменьшаются, прочность проволоки, ее натяжение и способ­ность сохранять прямолинейность при обработке. Последнее определяет степень повторения на заготовке заданного контура, т. е. точность формы и размеров детали. Если непрофилированным элек­тродом-инструментом изготовляют узкие пазы, то погрешность их размеров будет зависеть от износа проволоч­ного электрода-инструмента.

Рис. 1.18

На рис. 1.18 по­казано влияние эрозии проволоки на ширину паза. Если бы электрод-инструмент не изнашивался, ширина паза превышала бы диаметр проволоки на двойной размер зазора s. Фактически ширина паза b = a + 2s, где а - размер изношенного электрода-инструмента; 5 - боковой зазор. Зазоры зависят от режима обработки, натяжения проволоки и меняются в довольно широких пределах: при обработке сталей s = 7...16 мкм, при разрезании твердых сплавов s = 6...18 мкм.

Износ проволоки ведет к тому, что ширина паза по высоте заготовки будет различной, т. е. стенки паза имеют уклон. Этот уклон зависит от скорости движения проволоки, ее материала и диаметра, режи­мов обработки, толщины заготовки. Обычно уклон составляет 1...2°.

Износ проволоки определяет радиус скругления паза на детали R_д = R_и + s, где R_и — радиус скругления электрода-инструмента со стороны детали (рис. 1.18). Для латунной проволоки диаметром от 0,1 до 0,3 мм R_дmin=(0,2...0,35)d_пр. Это необходимо учитывать при изготовлении пазов с заданным скруглением стенок. При работе по схемам разрезания и шлифования износ электрода-инструмента компенсируется его подачей и не оказывает заметного влияния на погрешности изготовления.

В случае легирования износ инструмента не сказывается на точ­ности детали.

Для большинства режимов обработки износ составляет:

в случае схемы прошивания сталей на электроискровом режиме медными и латунными электродами 30...95% от объема снятого с заготовки металла;

при обработке на электроимпульсном режиме медно-графитовыми электродами-инструментами 0,1...4,0%;

в случае электроконтактной обработки в жидкости 10...40%;

при электроконтактном разрезании на воздухе до 30%.

Чтобы снизить влияние износа электродов-инструментов на точ­ность изготовления, а) изготовляют инструмент из материала, стой­кого к эрозии, например из вольфрама, меднографита, коксографитовых композиций; б) используют так называемые безызносные схемы, при которых часть материала с заготовки или из рабочей среды осаждают на электроде-инструменте, компенсируя тем самым его износ; в) заменяют изношенные участки электрода-инструмента путем продольного перемещения, как при прошивании сквозных отверстий (см. рис. 1.17) и обработке непрофилированным электро­дом, или заменяют весь инструмент; г) производят правку и кали­бровку рабочей части электрода-инструмента.

Погрешности размеров и формы углубления в заготовках зави­сят в основном от нестабильности режима обработки, вызванной колебаниями напряжения в сети, изменениями скорости подачи, износом электрода-инструмента, ошибками системы программного управления, изменениями межэлектродного зазора.

Для определения суммарной погрешности Δ₀ складывают по­грешности изготовления электрода-инструмента Δ_и его износ Δ_э и систематические ошибки, свойственные электроэрозионной и меха­нической обработке Δ_м.о., а также учитывают погрешности формы и размеров углублений на заготовке относительно электрода-инст­румента Δ_ф и случайные ошибки Δ₁ характерные для любого вида обработки:

где k — коэффициент кривой рассеивания размеров (для закона нормального распределения k=1/9). Суммарная погрешность Δ₀ не должна превышать допустимую погрешность на изготовление де­тали.

На современном уровне развития электроэрозионной обработки точность изготовления деталей на электроискровом режиме про­фильным электродом-инструментом достигает 6...7-го квалитета СЭВ, непрофилированным - 5...6-го квалитета; в случае приме­нения электроимпульсного режима точность изготовления соответ­ствует 9...11-му квалитету; при электроконтактной обработке в жидкой среде (шлифование) - 7...8-й квалитет, при обработке в воздухе (разрезание) -16...17-й квалитет СЭВ. Погрешности электроэрозионного легирования оценивают неравномерностью на­носимого слоя, которая может достигать 20% его толщины.