3. Порядок проектирования

Проектирование технологического процесса выполняют по единой методике для оборудования с профильным и непро-

филированным электродом-инструментом (ЭИ) в следующей последовательности:

1) По форме обрабатываемой поверхности, ее размерам и тре­бованиям к шероховатости намечают один или несколько способов обработки, позволяющих обеспечить соответствие детали чертежу и техническим условиям; подбирают схему обработки (профильный, непрофилированный ЭИ, наличие вспомогательных движений (например, вращения) ЭИ, виды подач ЭИ или заготовки).

2) Намечают маршрут технологического процесса электроэро­зионной обработки, для чего определяют последовательность и чис­ло операций, выполняемых на станке, и контрольных операций.

3) Рассчитывают технологические показатели процесса для каж­дой операции: производительность, точность, качество поверхности и режимы обработки.

Расчет режимов выполняют в зависимости от технологических требований к детали:

• при необходимости исключить последую­щую операцию находят параметры режима, обеспечивающие заданную точность и качество поверхности;

• если деталь должна ра­ботать в условиях динамических нагрузок, надо выбирать режимы, при которых отсутствуют микротрещины;

• для достижения мини­мальной трудоемкости за основу выбора режима принимают мак­симальную производительность процесса;

• для получения мини­мальной трудоемкости доводки выбирают режим, при котором за­траты на

- электроэрозионную обработку и последующую доводку будут минимальны.

Режимы рассчитывают в такой последовательности:

1) выби­рают технологический критерий, который должен быть достигнут в конце операции (точность, шероховатость, производительность и т. д.);

2) для выбранного критерия по формулам (1) — (8) и номограммам, прилагаемым к оборудованию, находят энер­гию импульса Аи;

3) по характеру операции (черновая, чистовая) находят напряжение холостого хода и сред­нее напряжение. Выбирают требуемую диэлектрическую среду (во­да, нефтепродукты и др.);

4) определяют длительность импульса;

5) исходя из формулы (1), находят сред­ний ток, а затем ток короткого замыкания;

6) для известной энергии импульса и его длительности по форму­лам (1) — (10) находят технологические показатели процесса, не являющиеся критериальными.

Рассчитанные показатели точности, шероховатости и состояния; поверхностного слоя сравнивают с требованиями чертежа и техни­ческих условий. Если хотя бы один из показателей оказывается ни­же требований чертежа, необходимо наметить последующие опера­ции, используя для этой цели этот или другие методы обработки (электро­химический, механический и т. д.).

4. Качество поверхности

В результате электроэрозионной обработки поверхность приоб­ретает характерные неровности, а приповерхностные слои металла претерпевают физико- химические изменения. Это оказывает влия­ние на эксплуатационные показатели обрабатываемых деталей. Обрабатываемая поверхность формируется из перекрывающих друг друга произвольно расположенных лунок. Размеры лунок зависят от энергии импульса и материала электродов. Они воз-

растают с ростом энергии импульсов и умень­шением частоты их следования. На рис. 3 видно, что высота неровностей h_л зависит от степени перекрытия лунок.

Рис 3

Высота неров­ностей профиля

R_z = (h_л1+ h_л2+ h_л3+ h_л4+ h_л5=)/5,

где h_лi — глубина одной из пяти лунок в пределах базовой длины.

Если допустить, что размеры всех лунок на участке поверхности, где проводятся измерения шероховатости, одинаковы, то можно считать Rz  h_л. Поскольку размер лунки зависит от энергии им­пульса, то можно высоту неровностей выразить через энергию им­пульса А_и:

, (1)

где k_н — коэффициент, зависящий от режима обработки, материала электродов, их размеров, вида и состояния рабочей среды; р = 0,3 …0,04 —показатель степени, характеризующий форму лунки. В расчетах принимают р= 1/3. При чистовыхрежимах для твердых сплавов k_н =1… 5, для сталей k_н =2… 12; при черновых режимах k_н = 10…50.

Шероховатость после прошивания на электроискровом финишном режиме сталей R_a= 0,5-1 мкм; при вырезании непрофилированным электродом-инструментом R_a = 1,5-3 мкм.

Для генератора ШГИ шероховатость обработанной поверхности можно определить из номограммы (рис.4) (величина шероховатости дана по Rz).

а)

а- черновая обработка, б- чистовая обрабо тка

Рис 4

С учетом граничной температуры можно найти расчетным путем толщину Н измененного слоя, которая оп­ределяется через глубину единичной лунки и расстояние от поверхности до границы, где имеют место изменения обрабатываемого металла, т. е. где наблюдается температура начала фазовых превращений материала заготовки.

Глубина измененного слоя зависит от тех же факторов, что и ше­роховатость, поэтому для расчетов можно использовать зависи­мость, аналогичную (1),

(2)

В зависимости от материала заготовки коэффициент k_т =(1,8…4)k_н .

Глубина Т(мм) измененного слоя для стальных заготовок в за­висимости от вида обработки составляет:

Черновая обработка (на электроискровом режиме) 0,1 …0,4.

Чистовая обработка (на электроискровом режиме) 0,004… 0,1

Если Т  0,1 мм, у всех сплавов, как правило, наблюдаются микротрещины. Подогрев заготовки перед обработкой позволяет снизить толщину измененного слоя в несколько раз, однако при этом необходимо использовать негорючие рабочие среды, что ус­ложняет конструкцию станков и их обслуживание.

Состояние поверхностного слоя определяет износостойкость, прочность и другие свойства детали в механизме. После электро­эрозионной обработки поверхностный слой приобретает свойства, по-разному влияющие на эксплуатационные характеристики дета­лей. Положительными являются повышение твердости поверхности при сохранении вязкости сердцевины, большое количество лунок на поверхности, плавное их сопряжение. К недостаткам следует от­нести возможность появления трещин, растягивающих напряжений, трудность получения поверхности с малой шероховатостью.