Типовые детали и поверхности, получаемые методом ЭЭО

ЭЭО зачастую является наиболее эффективным технологическим методом получения различных деталей. Более того, изготовление некоторых из них в силу конструктивных особенностей последних и предъявляемых к ним требований, в принципе, возможно только с использованием методов ЭЭО и не может быть выполнено никакими другими способами. Поэтому в настоящее время существует ряд типовых деталей машиностроения, которые по различным причинам рационально изготавливать с использованием методов ЭЭО. Классификация таких деталей приведена на рис. 8.11

Рис.8.11 Классификация типовых деталей

При получении полостей в заготовках ковочных штампов и пресс-форм, изготовленных из термообработанных инструментальных сталей или из твердых сплавов широко используется фасонный ЭИ, работающий по методу копирования. Причем, в случае стальных заготовок основную часть припуска желательно удалить механическим методом до закалки материала. (Пример такого штампа для изготовления подушки задней рессоры автомобиля приведен на рис.8.12)

Рис.8.12 Ковочный штамп для штамповки подушки задней рессоры автомобиля.

Скорость углубления фасонного ЭИ при ЭЭО деталей типа штампов и пресс-форм, обычно составляет 0,2…1 мм/мин при шероховатости R_а=1…5 мкм для сталей и R_а=0,5…3 мкм для твердых сплавов. Для большинства ковочных штампов и прокатных валков окончательную форму рабочих полостей получают ЭЭО без последующей доводки либо с минимумом доводочных операций. Для литейных форм погрешность профиля лежит в пределах 0,05 мм, а шероховатость R_a=0,1…0,3 мкм. Здесь должны быть предусмотрены отделочные операции типа полирования и притирки.

Матрицы вырубных штампов, изготавливают либо путем прошивания фасонным трубчатым электродом, либо посредством задания соответствующей траектории движения непрофилированному электроду – проволоке. Крупные твердосплавные заготовки пуансона или матрицы иногда выполняют составными. При изготовлении вырубных пуансонов и матриц следует обеспечить их сопряжение, для достижения которого существует ряд способов:

- одновременное получение пуансона и матрицы из одной заготовки;

- использование обратного копира: для этого матрицу 1, рис.(8.13а), используют в качестве копира. По ней с помощью непрофилированного ЭИ 2 из листа вырезают контркопир 3. Далее на этом же станке ЭИ 2 большого диаметра по контрокопиру 3 вырезают рабочий копир 4 (рис.8.13б). Затем по контуру копира 4, соответствующему контуру матрицы, на этом же станке выполняют пуансон 5 (рис.8.13в);

Рис. 8.13 Схема электроэрозионного вырезания сопрягаемых поверхностей.

- сопряжение, когда по готовой матрице получают копир для изготовления пуансона.

При одном из них, механическим способом из незакаленной стали изготавливают технологический пуансон 1 (Рис.8.14а) с размерами превышающими размер закаленной или твердосплавной уже имеющейся матрицы 3. Затем под прессом вдавливают этот пуансон в матрицу, получая короткий участок 2, повторяющий фактический профиль матрицы. Этой частью пуансона из листа 4 (рис. 8.14б) вырубают деталь, которую затем используют в качестве копира для ЭЭО рабочего пуасона.

Рис.8.14 Схема изготовления копира по имеющейся матрице.

В фильерах и вытяжных матрицах требуется изготавливать не только цилиндрические, но и конические отверстия различных форм и сечений. Их получают на программных электроэрозионных станках, обеспечивающих соответствующие перемещения концов проволоки (рис.8.15), или по копиру при необходимом наклоне электрода-проволоки относительно оси отверстия. На рис.8.15 изображены движения заготовки и электрода-инструмента (проволочки) при различных вариантах получения линейчатых поверхностей (то есть образованных движением линии, создаваемой натянутым электродом-проволочкой). На этом рисунке цифрой 1 обозначены возможные направления движения заготовки по координатным осям Х и У, а цифрой 2 – движения верхней направляющей электрода-проволочки по координатным осям U и V. Нижняя направляющая 5 электрода-проволочки при этом остается неподвижной, так что меняется угол наклона a к вертикали у электрода. Варианты получаемых при этом поверхностей и их сопряжений обозначаются последующими цифрами, а именно:

3 – поверхности с неизменным углом наклона a электрода;

4 – поверхности с изменяющимся углом наклона a;

6 – сопряжение наклонных поверхностей с помощью острых ребер;

7 – сопряжение наклонных плоскостей с помощью цилиндрических поверхностей постоянного радиуса;

8 – сопряжение наклонных поверхностей с помощью конических поверхностей с изменяющимися по высоте сопрягаемых плоскостей радиусами.

Если в матрице имеются несколько участков с коническими переходами, то их обычно получают прошиванием. Доводка отверстия выполняется на доводочных станках или слесарно-механическим способом с использованием алмазной пасты.

Рис.8.15 Движения заготовки и электрода-инструмента (проволочка) и возможные варианты получаемых поверхностей.

Роторы газовых турбин различного назначения и центробежные колеса турбокомпрессоров, работающие в условиях высоких температур и скоростей, обычно выделяют в особую группу деталей. Конструкторы стремятся сделать их монолитными. Такой ротор объединяет в единое целое ступицу, турбинные лопатки и обод. Однако, существуют и роторы без обода с открытыми межлопаточными каналами. Обработка открытых межлопаточных каналов осуществляется ленточным ЭИ по копиру. Пример такой обработки приведен на рис. 8.16. Ленточный ЭИ 2 с помощью роликов 4 и 5 плотно прилегает к копиру 3, отображающему профиль одной из стенок межлопаточного канала. В начальный момент ЭИ (рис. 8.16а) располагают над заготовкой 1. Затем осуществляют его врезание на глубину, равную глубине щели минус припуск на последующую обработку (рис. 8.16б). Затем, вращая заготовку, осуществляют необходимое расширение щели, рис.(рис.8.16в).

Рис.8.16 Схема ЭЭО открытых межлопаточных каналов ротора по копиру.

Недостатком такого метода является невысокая точность формообразования межлопаточных каналов большой высоты, вследствие отклонения профиля, образуемого ленточным ЭИ по мере удаления его от копира.

Обработка межлопаточных каналов ротора, имеющих обод, практически всегда осуществляется ЭИ, совершающим движение по сложной траектории. Формообразование межлопаточного канала выполняется в этом случае за два прохода. Первый из них выполняет предварительную прошивку, при которой ЭИ перемещается по траектории в плоскости, параллельной оси дисковой заготовки и одновременно разворачивается вокруг оси, параллельной радиусу заготовки (рис.8.17а).

Второй проход обеспечивает поочередное формирование всех поверхностей межлопаточного канала одним ЭИ, имеющим форму этого канала, но с меньшими размерами поперечного сечения. Схема такой обработки приведена на рис. 8.18, где изображено сечение канала параллельно торцу обрабатываемой заготовки. В зависимости от глубины и сечения канала возможно использование двух ЭИ с обеих сторон диска.

Рис.8.17 Схемы формообразования межлопаточного канала ротора, имеющего обод.

ЭЭО широко применяется и для изготовления деталей специального назначения, например, при получении изделий из магнитных сплавов или электротехнических изделий в виде пакетов тонких пластин. Это позволяет избежать больших нагрузок, исключает скалывание или замыкание пластин. Для ЭИ здесь обычно используют меднографитовые материалы, достигая производительности 15…20 мм²/с при погрешности профиля от 0,02…0,1 мм и шероховатости R_а=1…5 мкм.

ЭЭО для получения резьбовых деталей обычно рекомендуют в случае использования заготовок из твердых сплавов или закаленных инструментальных сталей, при этом ЭИ выполнен по форме сопряженной резьбовой детали. Его рабочее движение включает в себя вращение, имитирующее создаваемое резьбовое соединение.

Получение различных клейм и маркировок производится путем нанесения с помощью ЭЭО цифр, букв и других символов. При этом глубина создаваемого знака обычно не превышает 1 мм., а в большинстве случаев составляет 0,1…0,3 мм. Отсутствие значительных усилий исключает деформацию и сколы деталей. Обработка производится методом копирования, ЭИ изготовляют из меди или латуни протягиванием через фильеры. Пример такого сборного ЭИ приведен на рис. 8.18, где 1,2,3 – ЭИ для получения цифр и букв, а 4 – кассета, в которой они закреплены.

Рис.8.18 Сборный электрод-инструмент для электроэрозионной маркировки цифр и букв.

Для удаления обломков режущего инструмента из отверстий можно воспользоваться методом прошивки цилиндрическим ЭИ, диаметр которого должен быть не менее диаметра окружности, касательной к профилю метчика, сверла или другого сломавшегося инструмента. Если нужно удалить обломавшуюся часть шпильки или болта, то в ней прошивают квадратное или шестиугольное углубление для соответствующего ключа.

Шаблоны и калибры из твердых сплавов и закаленных инструментальных сталей для режущего инструмента и гибочных штампов изготавливают электроискровым методом с использованием непрофилированного проволочного ЭИ. Эти детали имеют открытый профиль, и, поэтому их последующая доводка не вызывает затруднений.

Получение соединительных каналов в корпусах гидроаппаратуры (рис.8.19а) традиционными методами механообработки затруднено, а при некруглой их форме и вообще невозможно. Обычно ЭИ в этих случаях выполняют из графитовых материалов, а для крупноразмерных каналов используют пустотелые медные ЭИ. Соединительный канал образуется посредством ЭИ4 (рис.8.19б), находящегося в электродержателе 1, имеющего изоляционное покрытие 2 для исключения электрического контакта с обрабатываемой деталью 3.

В машиностроении часто возникает необходимость создания в корпусных деталях каналов 2, имеющих криволинейную ось (рис.8.20). В данном случае используют изогнутый по требуемому радиусу ЭИ1 осуществляет его угловую, а не линейную подачу. При этом жесткость ЭИ должна быть достаточной, чтобы избегать коротких замыканий с его боковыми стенками. Поэтому в качестве материала для ЭИ здесь целесообразно применять вольфрамовые, молибденовые и специальные медные сплавы.

· Рис. 8.19 Схема прошивания соединительных каналов в деталях.

· Рис. 8.20 Схема прошивания канала с криволинейной осью.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК