13.1. Электроэрозионные методы обработки

Электроэрозионная обработка металлов основана на воздействии электрических разрядов (импульсов) на отдельные участки обрабатываемой поверхности. Непосредственно в зоне обработки энергия разрядов между анодом (инструментом) и катодом (заготовкой) преобразуется в энергию тепловую. В зоне действия электрических разрядов температура достигает нескольких тысяч градусов, что приводит к оплавлению и даже испарению отдельных участков обрабатываемой поверхности, т.е. к так называемой эрозии металлов. Так как электрические разряды возникают в последовательности, определяемой минимальными расстояниями между взаимодействующими поверхностями электродов, на электроде-заготовке отображается форма электрода-инструмента. Это разрешает эффективно обрабатывать изделия сложной формы.

Электроискровой метод

Метод основан на явлении разрушения металла в цепи постоянного тока под действием искрового разряда. При сближении металлических электродов в момент достижения пробойного зазора от катода к аноду проскакивают вначале отдельные электроны. Образуется канал проводимости, и в результате возникает кратковременный мощный искровой разряд, при котором температура в канале проводимости достигает 6000…11 000 С. Происходит концентрированное выделение энергии, приводящее к мгновенному расплавлению, испарению, взрывам и выбрасыванию частиц анода, которые направляются к катоду. Процесс ведется в жидкой диэлектрической среде (масло, керосин), в которой оторвавшиеся от анода частицы охлаждаются и оседают. Обработка ведется без соприкосновения заготовки и инструмента, поэтому можно обрабатывать токопроводящий металл любой твердости инструментом из мягкого металла (латуни, алюминия).

Форма инструмента соответствует форме обработанной поверхности заготовки. Точность и шероховатость обработанной поверхности зависят от электрического режима обработки. При черновом режиме R_a 6,3, при чистовом R_a 1,6…0,8.

Электроискровая обработка получила наибольшее распространение для прошивки отверстий любой формы в труднообрабатываемых материалах, включая твердые сплавы. При изготовлении штампов, пресс-форм, кокилей, твердосплавных фильер, при извлечении поломанного инструмента и в некоторых иных случаях. Применение его ограничивается малой производительностью и довольно быстрым износом инструмента вследствие высокой температуры при разряде.

Электроимпульсный метод обработки

М етод заключается в последовательном возбуждении разрядов между инструментом 5 и заготовкой 8, которая на специальном приспособлении 7 размещена в ванне с диэлектрической жидкостью 6 (рис.91, а). От приводного электродвигателя 1 движение передается генератору импульсов 2, который дает импульсы только одного направления (униполярные). Между электродом-инструментом 5 и заготовкой 8 возникают электрические разряды. Колебательное движение инструменту в направлении подачи S сообщает регулятор подачи 4. Для регулирования силы тока в цепь включено сопротивление 3. При электроимпульсной обработке заготовка является катодом, а инструмент  анодом.

Температура в рабочей зоне (до 4000…5000 С) значительно ниже, чем при электроискровой обработке, поэтому и инструмент срабатывается меньше. Электроды-инструменты изготавливают из меди, алюминия и его сплавов, чугуна, но наилучшими являются углеграфитовые электроды. Низкочастотная электроимпульсная обработка дает грубую поверхность с шероховатостью до 12,5, а высокочастотная (с частотой 7…25 кГц)  6,3…1,6. Применяется электроимпульсная обработка преимущественно при трехкоординатной обработке штампов, пресс-форм, турбинных лопаток, ручьев в валках периодического проката и др. На рис. 91, б показано обработанное электроимпульсным методом колесо турбины, обработка которого на металлорежущих станках чрезвычайно сложна.