СТАНКОСТРОИТЕЛЬНОЙ
и инстру ментальной
промышленности



ЗЛЕКТРОЗРОЗИОННАЯ
И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ
ОБРАБОТКА
РАСЧЕТ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ
ЭЛЕКТРОДОВ ИНСТРУМЕНТОВ
3JlfKTFOЭРОЗИОННАЯ обработка

МИНИСТЕРСТВО СТАНКОСТРОИТЕЛЬНОЙ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ (ЭНИМС), СССР
ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР МАШИНОСТРОЕНИЯ (CETIM), ФРАНЦИЯ
ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ
И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
РАСЧЕТ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИЗГОТОВЛЕНИЕ
И ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОДОВ-ИНСТРУМЕНТОВ
Часть I
ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИИ
ПО МАШИНОСТРОЕНИЮ
*
МОСКВА 1980
УДК 621.9.048.4
621.9.047.7
Настоящая работа выполнена в соответствии с программой франко-совег-
ского научно-технического сотрудничества коллективом авторов двух институ-
тов— ЭНИМС (СССР) и CETIM-CERMO (Франция)—и посвящена расчету,
проектированию, изготовлению и эксплуатации электродов-инструментов (ЭИ)
для электроэрозионной (ЭЭ) и электрохимической (ЭХ) размерной обработки.
Кратко излагаются основные положения теории, технологии и сведения об обору-
довании— источниках питания, станках, системах снабжения рабочей жид-
костью и др.
Издание осуществлено в двух частях. Часть первая посвящена электроэро-
зионной обработке ЭИ, часть вторая'—электрохимической обработке ЭИ.
В работе отражены результаты исследований и разработки, полученные
в ЭНИМСе под общим руководством В. С. Белова и CETIM-CERMO под общим
руководством Ж. Симона, а также обобщены результаты других исследователь-
ских организаций и фирм.
Исполнители (авторы) работы:
От ЭНИМС
ЛИВШИЦ А. Л., LIVCHITS A. L.
КРАВЕЦ А. Т., KRAVETS А. Т.
МОРОЗ И. И.,	MOROZ I. I.
АЛЕКСЕЕВ Г. A., ALEKSEEV G. А.
ЛЕВИТ М. Л.,	LEVIT М. L.
ПАДАЛ КО О. В., PADALKO О. V.
КОХАНОВСКАЯ Т. С.,
KOKHANOVSKAJ Т. S.
БИХМАН Б. М., BIKHMAN В. М.
ПОЛОЦКИЙ В. Е. POLOTSKH V. Е.
ПОЛУЯНОВ В. С., POLOUYANOV V.
От CETIM-CERMO.
РОШ А.,	ROCHE	А.
ДЕВИМЕ Ж-П.,	DEVIMEUX J. Р.
ДИКСМЬЕ К.,	DIXMIER	С.
ДЮНО Ж.-Л.,	DUNOD J. L.
МАЛОСС Р.,	MALOSSE	R.
МИШО М.,	MICHAUD	М.
ШЕПАК Ш.	SCHEPACZ	С.
Под редакцией А. Л. Лившица и А. Роша.
© НИИмаш, 1980
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
f —частота
е —электродвижущая сила
/т, /ср — амплитудное и среднее значения тока
(/, (/0, Usm — напряжение, напряжение холостого хода
, и напряжение на эрозионном промежутке
при разряде
q — скважность импульсов
Т — длительность цикла (период)
/и — длительность импульсов
—длительность паузы между импульсами
£ф—коэффициент формы цмпульса
ka — коэффициент амплитуды
—энергия импульса
Рт, Рср — максимальная и средняя мощности
Re —число Рейнольдса
— расход рабочей (диэлектрической) жид-
кости
vAf VB — скорость потока соответственно в точ-
ках А и В
v — кинематическая вязкость
3, ST> Зб — зазор, зазоры торцовый и боковой
X —теплопроводность
р — плотность
г —площадь обработки
Mi —элементарный съем
М, МП9 Мэ—производительность, воспроизводство и
эвакуация частиц металла
у —износ'электрода-инструмента
/?, Rat Rmax —шероховатость, среднеарифметическое от-
клонение профиля и максимальная высо-
та неровностей обработанной поверх-
ности
§ —критерий уточнения размеров, равный* от-
ношению глубины прошивания к искаже-
нию профиля
«п» ли> пэ — количество проходов, ’ обрабатываемых
изделий, электродов ч
МЭЗ — межэлектродный зазор
МЭП — межэлектродный промежуток
ЭЭС —электр оэрозионный станок
f
v9 ve
Q
VA, VB'
V
б» £>ф > ge
s
&
R» Ra* Rt
Примечание. В правой колонке приведены принятые обозначения в изда-
ниях CETIM-CERMO.
ВВЕДЕНИЕ
Проблема развития процессов формообразования тесно связана
с целенаправленным поиском новых принципов и методов произ-
водства деталей, в частности основанных на электрофизических,
электрохимических (ЭФХ) и комбинированных энергетических воз-
действиях, на варьировании пространственно-временных характе-
ристик и условий ведения процесса и т. д.
ЭФХ методы размерного формообразования, как и традицион-
ные, разделяются на два ‘обширных класса процессов обработки—
без снятия «стружки» (магнитоимлульоная и электрогидравличе-
ская обработка давлением) и со снятием «стружки» (электроэро-
зиопиая, электрохимическая, лазерная, ультразвуковая и другие
способы обработки).
Ниже рассматриваются ЭФХ методы, в которых заданные
форма и размеры получаются, как и при механическом резании,
в результате снятия «стружки». Эти методы можно разделить на
три основные группы.	'
Первая группа — электрофизические (ЭФ) методы, использую-
щие высококонцентрированные источники мощности. При концент-
рации мощности, достигающей миллионов Вт/см2, энер-
гия электрического тока Или электромагнитного поля преобразует-
ся в зоне обработки главным образом в тепловую, определяющую
в конечном счете съем и удаление «стружки» в жидком или
парообразном состоянии. Высокая концентрация достигается
благодаря локализации выделяющейся энергии в пространстве
(например, на малой площадке) или во времени (за счет импульс-
ного подвода энергии). В эту группу входят • электроэрозионная
(ЭЭ), светолучевая (СЛ), электроннолучевая (ЭЛ) обработка и
некоторые другие.
ЭЭ способ обработки был предложен в СССР в начале 40-х го-
дов Б. Р. Лазаренко и Н. И. Лазаренко. С этого же периода
началось его промышленное внедрение.
Ко второй группе относятся, электрохимические (ЭХ) методы,
основанные на преобразовании одновременно на всей обрабаты-
ваемой поверхности электрической энергии в химическую (анодное
4
4
растворение) при меньшей на много порядков, чем в первой
группе, плотности мощности. ЭХ метод обработки был предложен
такжЛе в СССР в конце двадцатых годов В. Н. Гусевым и
Л. Н. Рожковым. Однако промышленное внедрение осуществилось
в начале сороковых годов*.
К третьей группе относятся комбинированные процессы, .в кото-
рых сочетается одновременно или последовательно несколько видов
эффективно дополняющих друг друга энергетических воздействий
и признаков обоих групп. К ‘ней относятся, в частности, абразив-
но(алмазно)-электрохимическая обработка (ЭХО), ультразвуко-
вая (УЗ), ряд сочетаний традиционных и ЭФХ видов обработки.
Уровень развития и промышленного использования разновидно-
стей ЭФЭХ обработки не одинаков. Примерно 2/3 парка ЭФЭХ
станков составляют электроэрозионные станки (ЭЭС). Среди
остальных превалируют электрохимические, затем ультразвуковые
и лучевое. Однако эти соотношения отражают не только фактиче-
скую ценность и универсальность того или иного метода, но и пре-
дысторию их развития, достигнутый уровень теоретических и прак-
тических разработок, особенности технологии, оборудования и
капиталоемкость промышленного освоения.
В руководстве рассматриваются две наиболее распространен-
ные группы ЭФХ процессов — ЭЭ и ЭХ, для которых проблема
изготовления фасонных инструментов ^является одной из главных.
К инструменту для ЭФ и ЭХ обработки предъявляются такие
же требования по стойкости, способности обеспечивать высокую
производительность, технологичности изготовления и экономично-
сти, как и к металлорежущим инструментам. Однако имеются
весьма существенные особенности: форма инструмента при ЭЭ и
ЭХ объемном формообразовании (копировании) отличается боль-
шей сложностью, поскольку она должна соответствовать (т. е.
представлять собою зеркальное отображение) форме будущего
изделия; изготовляется инструмент из токопроводящих материалов
типа меди, графита, реже алюминия, обладающих эрозионной
стойкостью (для ЭЭО), или металлов с высокой коррозионной
стойкостью при малом удельном сопротивлении (для ЭХО). Ука-
занные особенности определяют в значительной мере экономиче-
скую целесообразность ЭЭО и ЭХО в целом. Это следует из того
факта, что удельный вес стоимости инструмента в общей стоимости
ЭХ или ЭЭ изготовления изделия с фасонной полостью велик и
колеблется от 20 до 80% в зависимости от сложности формы, се-
рийности изделия и серийности инструмента (для ЭЭО).
Если рассмотреть предельный случай малой серийности изделия
(одно изделие), то выигрыш от применения ЭЭО будет опреде-
¥ ляться разницей в стоимости изготовления стального изделия с
, «закрытой» («вогнутой») фасонной полостью и инструмента (мед-
ного или графитового) с «открытой» («выпуклой») формой, пред-
ставляющей собой зеркальное отображение изделия. Экономия
получится за счет меньшей стоимости фасонной обработки слесар-
5
но-механическим или каким-либо другим «спасобо'м более мягкого
(ио сравнению с заданным материалом изделия) материала ЭИ,
а также за счет меньшей стоимости обработки «открытой» фасон-
ной поверхности, нежели такой же по форме, но «закрытой» по-
верхности изделия. При этом суммарная стоимость изготовления
фасонной поверхности инструмента из более .мягкого материала
и стоимость ЭЭО изделия должны быть ниже стоимости изготов-
ления традиционными (например, механическим и слесарным)
способами.
Очевидно, чем ниже обрабатываемость материала изделия,
больше его серийность (стоимость инструмента раскладывается на
несколько изделий) и дешевле изготовление инструмента, тем
эффективнее ЭЭ и ЭХ обработка. Отсюда следует стремление со-
вершенствовать способы изготовления фасонных ЭИ (использова-
ние методов гальванопластики, прессования, напыления и т. п.),
увеличивать его стойкость (в случае ЭЭО). Последняя связана не
только с увеличением числа изделий, которые можно получить од-
ним ЭИ, но и с точностью копирования его формы в заготовке.. При
ЭХО инструмент не изнашивается, однако возникают проблемы
его защиты в аварийных режимах, весьма вероятных при работе
в реальных условиях промышленной эксплуатации, особенно при
малых межэлектродных зазорах.
Экономичность процессов ЭЭО и ЭХО существенно зависит от
достигаемой точности копирования и качества поверхности. При
ЭЭО точность зависит от износа ЭИ при относительно малой^ (бла-
годаря малым зазорам—от нескольких до сотен микрометров)
погрешности, возникающей при бесконтактном копировании. При
ЭХО стойкость ЭИ (если исключить аварийный случай) не огра-
ничена, однако погрешность, вносимая при бесконтактном копиро-
вании, весьма существенна (большие зазоры—»в диапазоне десят-
ков и многих сотен микрометров). Отсюда в центре внимания тех-
нологов всегда стоят две проблемы — повышение стойкости инст-
румента при ЭЭО и снижение погрешности копирования- при ЭХО.
Последняя, как указывалось, зависит от величины межэлектрод-
ного зазора и вводимой расчетно-экспериментальным способом
коррекции в форму инструмента, частично компенсирующей по-
грешность. При этом чем меньше межэлектродный зазор, тем
меньшую коррекцию на размеры инструмента для ЭХО нужно
вводить и тем он дешевле; при этом сокращаются относительно
большие затраты времени на поиски формы при освоении новых
инструментов.
* * *
Руководство рассчитано на широкий круг технологов и специа-
листов, занимающихся эксплуатацией оборудования, новой техно-
логией п конструированием современных машин и приборов, а
hiкжс может быть использовано в качестве учебного пособия для
но потовки специалистов в области ЭФХ методов обработки.
/1
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ
ОБРАБОТКИ
Рис. 1. Электроэрозионный станок со вспо-
могательными устройствами энергопитания
и снабжения рабочей жидкостью
Принципиальная схема обработки. Электроэро-
зионная установка (рис. 1) оостоит из -следующих типичных эле-
ментов:
собственно -станка 1 с рабочей ванной 2, в которой находится
-стол 3 для установки электрода-изделия 4\ регулятора подачи 5;
источника .питания 6 — генератора импульсов (ГИ); системы снаб-
жения 7 диэлектрической жидкостью, состоящей из насосов,
фильтров, бака и т. п.; электрода-инструмента 8.
Источник питания преобразует переменный ток промышленной
частоты в импульсный- с ре-
гулируемыми частотой f (от
сотен до сотен тысяч имп./с),
амплитудой (от долей до ты-
сяч А), скважностью q (от
1,01 до 5—10), продолжи-
тельностью /и (от долей до
нескольких тысяч микросе-
кунд) и паузой /п между им-
пульсами. Изменением ука-
занных параметров устанав-
ливается технологический
режим обработки.
Регулятор подачи авто-
матически изменяет положе-
ние одного из электродов с
целью поддержания заданного межэлектродного зазора (МгМ).
Система снабжения служит для регулирования расхода и очи-
стки рабочей жидкости, подаваемой с целью облегчения удаления
продуктов процесса и охлаждения непосредственно в межэлек-
тродный промежуток (рабочую зону)- и ванну станка.	4
При вырезных работах один из электродов представляет собой
'непрерывно перематываемую, латунную, медную, вольфрамовую
. или молибденовую проволоку: а второй — изделие, которому за-
дается относительно проволочного электрода движение (по двум
координатам) от .системы программного управления или копира.
Ус'ловия осуществления размерной ЭЭО. Необ-
ходимость в указанных элементах ЭЭ установки -и их функции
определяются тремя общими необходимыми и достаточными физи-
ческими условиями, без которых невозможно осуществление ЭЭО:
обеспечение локализации (концентрации) процесса во време-
ни, его непрерывности. Под временной локализацией понимается
управление продолжительностью энергетического воздействия на
инструмент и заготовку. Необходимость такого управления опре-
7
деляется технологическими требованиями (например, получением
оптимальных режимов обработки, за счет изменения продолжи-
тельности воздействия разряда на заготовку, обеспечивающего
необходимое сочетание качества поверхностного слоя, скорости
съема ’материала заготовки и стойкости инструмента) и техниче-
скими особенностями (например, кратковременный ввод больших
мощностей через инструмент, не рассчитанный на такие мощности,
при вырезке тонким проволочным электродом). Временное управ-
ление тесно связано с управлением интенсивностью воздействия
не только через источник питания (чем меньше длительность на-
грузки, тем большую мощность можно получить), но и через пере-
ходные процессы в нагрузке (заготовке—инструменте), в равной
мере зависящие от времени и интенсивности. Временное или им-
пульсное управление процессом необходимо, когда объект обладает
так называемым свойством затухания. Это свойство заключается в
торможении процесса через некоторое время после ввода энергии
в рабочую зону вследствие возникновения новых состояний веще-
ства электродов и рабочей среды. Ими могут быть различные фазо-
вые состояния тех же материалов или новых продуктов (полезных
или отходов), нахождение которых в рабочей зоне мешает проте-
канию основного процесса, снижает к.п.д. вследствие энергетиче-
ского «перемалывания» этих продуктов и уменьшает скорость съема
нового материала с заготовки. Уменьшение эффекта «затухания» и
повышение скорости достигается за счет импульсного подвода
энергии, позволяющего в паузы между импульсами уменьшать или
снимать торможение. Наличие паузы позволяет осуществлять
адаптивное управление или стабилизацию параметров процесса
при отклонении условий обработки от заданных. На основе изме-
рения фактических данных можно вводить коррекцию для обеспе-
чения оптимального режима при новых значениях параметров
процесса.
Таким образом, временное управление позволяет наряду с
управлением интенсивностью оптимизировать режим обработки,
в том числе автоматически, изменяя качественные и количествен-
ные показатели процесса.
Реализация управления интенсивностью -при электрическом
методе генерирования связана с необходимостью подвода импуль-
сов к заготовке и инструменту и обеспечения их непрерывного
следования, что достигается воздействием на объект во время об-
работки периодических импульсов ЭДС e(t) =e(t+kT) и тока, вы-
рабатываемых специальным генератором сильных импульсных то-
ков. На7 электрическом методе генерирования основаны электро-
искровая и электроимпульсная разновидности ЭЭО. Возможен
также и механический метод генерирования, при котором импульс-
ный процесс возникает при относительном перемещении электро-
дов, прерывающих ток (анодно-механическая или электроконтакт-
ная разновидность ЭЭО). Механическое генерирование имеет ме-
сто та/кже при прерывании цепи тока струей жидкости, поступаю-
щей в МЭЗ под давлением.	*
Для обеспечения непрерывности процесса необходимо удалять
продукты обработки из зазора и восстанавливать первоначальный
МЭЗ до тех пор, пока снова не возникнут и не будут устойчиво
поддерживаться импульсы-разряды. Первое требование удовлетво-
ряется за счет действия механизма эвакуации, второе — за счет
регулирования подачи.
Локализация (концентрация) процесса на по-
верхности заготовки в заданном объеме определяет
концентрацию или плотность мощности на поверхности заготовки,
т. е. интенсивность энергетического воздействия. На интенсивность
можно влиять двумя способами — увеличением абсолютной вели-
чины вводимой мощности (за счет увеличения подвода энергии от
источника питания) и локализацией площади, на которую воздей-
ствует поток мощности. За счет последнего фактора можно достиг-
нуть таких концентраций, которые недоступны даже самым малым
источникам питания. Так, при ЭЭО плотность мощности достигает
104—JO7 Вт/см2. Создание таких плотностей возможно только на
относительно малых площадях. Следовательно, необходим такой
метод подвода энергии, при котором может осуществляться требуе-
мая локализация. Известны следующие методы локального подво-
да энергии к поверхности: через канал разряда, электронный луч
(в вакууме), луч лазера или контакт между электродами. Первый
метод лежит в основе ЭЭО, второй и третий используются в элек-
троннолучевой и светолучевой (лазерной) обработке, а четвертый
в комбинированных процессах анодно-механической й частично
электроконтактной обработки. Следует отметить, что временная
локализация увеличивает пространственную при уменьшении дли-
тельности импульса-разряда.
Таким образом, второе условие определяет метод пюдвбда энер-
гии через канал электрического разряда, получение и управление
высокой концентрацией плотности мощности, подвод энергии к
любому участку снимаемого объема металла.
Копирование или избирательность .процесса.
Для получения заданной формы заготовки путем зеркального
отображения (копирования) формы инструмента необходимо обес-
печить избирательность процесса, т. е. управление пространствен-
ным смещением места приложения энергии, а следовательно, и
величиной съема в данном месте. Это условие удовлетворяется,
если существует зависимость элементарного съема 7HZ от расстоя-
ния (зазора) Sz между участками взаимодействующих поверхно-
стей инструмента и заготовками. •
Для ЭЭО с электрическим генерированием импульсов эта зави-
симость прерывистая и нелинейная:
Mz = ^st(S),
9
где Ws — энергия импульса;
<p(S) —функция, обладающая следующими свойствами:
при 5г>$0 q>(S) = 0;
$/<$* ф(5) = 0;
Sft<S,<S0 ф(5)<1,
<S0, Sk—максимальный и минимальный межэлектродный за-
зоры соответственно;
k —коэффициент пропорциональности.
Указанные 'соотношения справедливы, если подвод энергии осу-
ществляется через электрический разряд. Действительно, при
зазоре 501(ему соответствует некоторое напряжение Uq^ возникает
электрический пробой и образуется проводящий канал разряда,
по которому поступает ток от источника питания. Полагая С7о =
— f(S0) (что имеет место и в реальном процессе), получим, что
разряд будет возникать в точках, где Sq^ — минимальное, В резуль-
тате разряда в i-й точке произойдут- съем и удаление металла,"
расстояние между электродами возрастет, а ток снизится (в соот-
ветствии с кривой питающего напряжения) вплоть до полного
прекращения; следующий разряд возникнет в новой точке, где
[/о, будет иметь наименьшее значение. Таким образом, в идеаль-
ном процессе разряд будет обходить послойно всю рабочую зону,
копируя форму электрода-инструмента. После обхода слоя увели-
чится МЭЗ, регулятор подачи .сблизит электроды, начнется съем
следующего слоя и _т. д. до тех пор, пока не будет удален весь
заданный объем'металла заготовки, соответствующий форме элёк-
трода-инструмента.
Условие копирования или избирательности удовлетворяется не
только при подводе энергии через канал электрического разряда,
как это имеет место при ЭЭО, но и при другой зависимости эле-
ментарного съема.от зазора S (например, непрерывной). Так, в
ЭХО М—k^ (чем меньше S, тем меньшее в данной точке сопро-
тивление и большая местная плотность тока) и в соответствии с
законом Фарадея величин# элементного съема будет пропор-
циональна времени t и местной плотности тока.
Совокупность трех рассмотренных условий полностью опреде-
ляет основные требования к элементам ЭЭ установки для размер-
ной обработки, включая требования к генератору импульсов,
системам управления режимами, подачей и снабжения рабочей
жидкостью.
Физическая модель процесса объемной ЭЭО. Физические про-
цессы, происходящие в ограниченной рабочей зоне—'эрозионном
промежутке, — имеют общий источник энергии — электрический
разряд, являющийся высококонцентрированным преобразователем
10
электрической энергии в тепловую с объемной плотностью до
— 3 • 104 Дж/см3 и мощностью до 400—600 кВт/мм3.
Распределенная между электродами (заготовкой и инструмен-
том) и межэлектродной средой (рабочей жидкостью) энергия дает
начало соответствующим явлениям и взаимодействиям: тепло-
вым— на обоих электродах, тепловым и механическим—в рабо-
чей жидкости в эрозионном промежутке (рис. 2).
Рис. 2. Схема взаимосвязи основных физических процессов электроэрозионной
обработки Металлов
Процессы на электроде-заготовке, локализуемые во время раз-
ряда в лунке и прилегающих к ней областях, заключаются в на-
. греве (расплавлении, испарении)1 металла и его эвакуации. Взаи-
мосвязь этих процессов определяется не только тем, что нагрев
создает предпосылки для эвакуации, но и тем, что эвакуация
11
оказывает влияние на нагрев, поскольку изменяется слой нагре-
того металла, через который (поступают новые порции энергии.
Это приводит к тому, что результирующая скорость удаления ме-
талла из лунки является сложной функцией обоих процессов. Эти
процессы влияют также на шероховатость поверхности (через
микрогеометрию одиночной лунки) и зону структурных изменений.
Процессы в рабочей жидкости разделяются на электрические
(начальная стадия — формирование канала разряда), тепловые
(пиролиз жидкости) и механические (движение жидкости и захват
частиц).
Стадия формирования канала разряда оказывает влияние на
весь последующий процесс, так как определяет величину макси-
мально допустимого зазора, влияет на распределение разрядов на
поверхности электродов и эффективность пленочной защиты.
На границах ’высокотемпературного канала идет пиролиз жид-
кости, на нагретых поверхностях электродов отлагается в виде тон-
кой пленки кристаллический графит, защищающий электрод-ин-
струмент от износа. Эти процессы оказывают также влияние на
формирование начальной стадии. Образующиеся пары и газы со-
здают течения жидкости, способствующие ее обновлению и увле-
чению частиц.
На электроде-инструменте происходят взаимосвязанные про-
цессы: нагрев (расплавление, испарение); эвакуация металла из
лунки; термохимические процессы, способствующие отложению
защитной пленки. Результирующая стойкость инструмента и свя-
занная с ней точность отображения формы заготовки определяют-
ся главным образом указанными процессами.
Описанные выше явления и их взаимодействие схематически
представлены на рис. 3 для случая открытой и на рис. 4 для огра-
ниченной рабочей зоны. •
Переход от воздействия единичного разряда длительностью tn
к массовому воздействию носит не только количественный, но и
качественный характер. Сильная концентрация разрядов—от
сотен до миллиона имп/с— при наличии послеразрядных явлений,
время существования которых больше, чем пауза между импуль-
сами /ц, обуславливает зависимость последующих разрядов от
предыдущих, и тем большую, чем меньше tn или соответствующая
скважность q, равная:
q — Н-'	__
Представляет интерес работа с малым q't которая при незави-
симом генерировании позволяет увеличивать вводимую в рабочую
зону энергию и, следовательно, производительность. Уменьшение
отношения амплитуды импульса к его длительности до определен-
ного значения, т. е. уменьшение максимальной мощности, наряду
со снижением скважности позволяет существенно снизить износ
анода-инструмента.
12
Физическая модель реального массового процесса объемной
ЭЭО*, осуществляемого при малой q, необходима для разработки
систем оптимального управления электрическими и гидромехани-
ческими режимами, поскольку при снижении q и увеличении часто-
ты импульсов уменьшается устойчивость процесса и возрастают
требования к качеству работы всех систем обеспечения станка.
На основе данной модели также определяются технологиче-
ские характеристики и режимы обработки в связи с геометриче-
скими параметрами изделия.
Рис/ 3. Схема открытой рабочей
зоны (а) и взаимодействия про-
исходящих в ней процессов (б)
при одиночном разряде:
1,2 — электроды (/ — анод, 2 — катод);
3 — канал разряда; 4 — рабочая среда;
5 —„газовый пузырь; 6 — пузырек па-
ра или газа;	7 — твердая частица;
В — продукты пиролиза; ГИ — генера-
тор импульсов
. Рис. 4. Схема ограниченной рабочей
зоны (а) и взаимодействия происхо-
дящих в ней процессов (б) при мас-
совом воздействии разрядов с малой
скважностью:
1—8 — обозначения те же, что на рис. 3, а,
б\ 9 — принудительная прокачка рабочей
среды (насос)
Для большей наглядности целесообразно разбить процессы
Объемной ЭЭО на три группы, которым будут соответствовать три
взаимосвязанные частные физические модели, условно названные
«модель производительности», «модель' стойкости» и «модель
управления».
Две первые модели описывают соответственно процессы на
электроде-заготовке и инструменте, последняя — управление и оп-
тимизацию этих процессов.
* Физическая модель ^реального процесса ЭЭ вырезки существенно отли-
чается от модели объемной ЭЭО, так как в этом случае уменьшается временная
(ввиду использования значительно больших скважностей импульсов) и простран-
ственная (благодаря упрощению формы электрода, т. е. замене площади обра-
ботки высотой реза) концентрация разрядов. Эрозионная стойкость инструмента-
проволоки играет при этом второстепенную роль.
13
Физическая модель производительности. Ис-
ходный элементарный процесс взаимодействия В31 и В32 канала
разряда «с электродами'см. на рис. 3. Количество вынесенного из
лунки металла определяется энергией, формой и параметрами
импульса и теплофизическими характеристиками электродов и
среды. Этот процесс весьма сложен. Он состоит из двух частично
совмещенных во времени и взаимосвязанных фаз — расплавления
металла и его эвакуации из лунки путем испарения и выброса в
виде капель. До настоящего времени нет точных аналитических
Рис. 5. Структурная схема физиче-
ской модели производительности
методов расчета этого процесса.
Имеющиеся формулы и критерии
позволяют дать только оценочные
результаты и определить харак-
тер влияния тех или иных пара-
метров. Очевидно, весь металл»
поступающий из ' лунок в ра-
бочую зону в единицу времени»
должен быть из нее удален, в.
1 противном случае она заполнится
«стружкой» и процесс обработки
прекратится. Следовательно, в
процессе обработки должны дей-
ствовать некоторые «силы эвакуа-
ции», обеспечивающие необходи-
мую для устойчивой работы ско-
рость эвакуации Мр.
Можно представить следующую общую структурную схему
процесса ЭЭО (рис. 5). Энергия импульса Ws, вводимая в зону
обработки, расходуется на «производство» частиц со скоростью
Мп (м»м3/мин) и на эвакуацию продуктов эрозии со скоростью
Мд (мм3/мин). Соотношения между Мп и Мэ, с одной стороны, и
результирующей производительностью (Мр, 1мм3/мин), т. е. коли-
чеством частиц, удаленных в единицу времени из зоны обработ-
ки— с другой, могут быть при данной схеме представлены следую-
щим образом: если Мп<Мэ, то Mp=Mn; если Afn>Afa, то
Это означает, что Мр не может быть больше наименьшего из зна-
чений Мп и Мэ. Подобная структурная схема, несмотря на различ-
ные физические механизмы производства и эвакуации «стружки»,
имеет место и при обработке резанием, однако она начинает про-
являться только при закрытой, ограниченной рабочей зоне (напри-
мер, глубокое сверление). При ЭЭО практически во всех случаях
объемного формообразования рабочая зона ограничена и почти
всегда МЭ<Л4П, а МП>МР.
Процессы производства и эвакуации охвачены двумя внутрен-
ними отрицательными обратными связями через повторно диспер-
1нрусмые частицы (ОСД) и через фиктивные импульсы в газовой
14
среде (ОСГ), каждые из которых по-своему .регулируют соотно-
шение -между скоростями производства и эвакуации., ОСД прояв-
ляется, когда скорость эвакуации Л4Э падает из-за увеличения
сопротивления на трассе эвакуации (например, (вследствие увели-
чения .площади и глубины обработки, уменьшения межэлектрод-
ного зазора и т. п.). При этом в так называемых «застойных» об-
ластях рабочей зоны накапливаются неэвакуиро1ванные частицы,
местный МЭЗ уменьшается, вследствие чего ® этой зоне будет
возбуждаться наибольшее число разрядов. Произойдет «перема-
лывание», повторное диспергирование_ частиц, на более мелкие
фракции, эвакуация которых осуществляется с большей скоростью.
Одновременно сократится производство новых частиц, так как
часть энергии расходуется на повторное плавление и испарение.
Равновесие между Мп и Л4Э устанавливается при их уменьшенных
значениях, соответственно снизится и Мр.
Обратная связь ОСГ .регулирует скорость производства и эва-
куации частиц, изменяя в рабочей зоне соотношение между жид-
кой и парогазовой фазами. Например, при уменьшении (по отно-
шению к оптимальному значению) площади обработки при неиз-
менном токе, т. е. при данном температурном режиме в рабочей
зоне, растет объем, занятый парогазовой фазой, а следо-
вательно, и вероятность возбуждения разряда. Однако
такие разряды (называемые «фиктивными») практически не
производят новых частиц, т. е. Мп падает и' система приходит
в устойчивее состояние при сниженных значениях 7ИШ 7ИЭ й Мр,
При уменьшении зазора (через внешнюю обратную связь ОСЗ)
газопаровые пузырьки сплющиваются и занимают большую пло-
щадь, поэтому ОСГ, так же как и ОСД, снижает скорость произ-
водства частиц, приводя ее в соответствие со значением 7ИЭ при
уменьшенном зазоре.
Таким образом, ОСД проявляется при увеличении (от опти-
мальной для данного режима) площади и глубины, а ОСГ — при
их уменьшении. При снижении за'зора обе обратные связи дейст-
вуют согласованно.
Эвакуация твердых, жидких и газообразных продуктов эрозии
определяется движением рабочей жидкости .в рабочей зоне. Дви-
жение жидкости вызывается разрядом (естественная эвакуация)
или совместным действием разряда и внешнего специального ис-
точника — насоса (искусственная эвакуация).
Движение жидкости при естественной эвакуации возникает в
результате расширения канала разряда, последующего расшире-
ния газового пузыря, образования паровых пузырьков на нагретых
частях электродов и при пролете горячих частиц в жидкости. Учи- .
тывая малую сжимаемость жидкости, обычно полагают, что объем
вытесненной из полости жидкости равен объему газового пузыря.
Следовательно, он действует как поршень, перемещая в межэлек-
тродной полости жидкость, способствуя обновлению ее состава и
увеличению взвешенных частиц.
15
Паровые пузырьки образуются при -соприкосновении жидкости
с участками электродов, где~ 100°<Г<~400°С (низкотемпера-
турная зона), и при наличии циркуляции жидкости. Эти участки
мигрируют в соответствии -с температурным полем электродов.
Происходит образование гнезд пузырьков пара, причем летящие
в жидкости частицы оставляют паровой след. Более 90% площади
обработки имеют /’<400° С.
Частицы выносятся из рабочей зоны движущимся потоком
жидкости, захватываются стенкой расширяющегося газового пу-
зыря либо движущегося парового пузырька. Скорость эвакуации
продуктов эрозии из рабочей зоны зависит от скорости потока
жидкости в зазоре и степени захвата 8 частицы потоком, опреде-
ляемой отношением скорости v4 частицы к скорости ип потока от-
носительно поверхности электрода;
£ __ ^ч
При =	е=1, т. е. степень захвата и скорость движения
частицы максимальны. Очевидно, для парогазовых ^пузырьков и
взвешенных частиц 8=1. Скорость эвакуации Мэ можно предста-
вить в самом общем виде произведением двух функций:
< = kf, (ич) f2 (г).
Это выражение позволяет провести качественный анализ влия-
ния различных факторов на эвакуацию продуктов эрозии из поло-
сти. На сферическую частицу радиусом г, находящуюся в потоке
жидкости, имеющей плотность р, кинематическую вязкость v, дви-
жущуюся со скоростью Uq, действуют силы, обусловленные давле-
нием потока на частицу, и подъемная архимедова сила. При неко-
тором критическом значении скорости потока оп.к эвакуируемая
частица «зависнет» в движущемся потоке, т. е. ее масса будет
скомпенсирована действующими силами. Для частицы из стали
при обработке в керосине
^пк=150|//'2_, см/с,
где С — коэффициент сопротивления для сферической частицы
(при 102<Re< 106 0,1<С< 1,0). Эти данные полезны при
выборе величины расхода жидкости, который должен быть
больше уп.к-
Перемещение частицы может происходить также в том случае,
когда па нее «набегает» стенка расширяющегося газового пузыря.
Если жидкость хорошо смачивает частицу, то граница раздела
«жидкость — газ» оказывается непроницаемой для частицы, имею-
щей небольшую скорость по сравнению со скоростью перемещения
('гонки газового пузыря. Условием захвата является превышение
Hiepriin, необходимой для деформации стенки пузыря, по сравне-
нию о кинетической энергией частицы. При соблюдении этого
условия на .внешней -стороне стенок пузыря оказываются собран-
ными твердые продукты эрозии. По-видимому, захват частиц стен-
кой пузыря, особенно на заключительной -стадии его расширения,
влияет на локализацию последующего разряда. Весьма вероятен
‘в ряде случаев механизм удаления мелких частиц флотацией за
-счет паровых и газовых пузырьков.
При естественной эвакуации один и тот же источник энергии —
электрический разряд — определяет движение потока и одновре-
менно количество и размеры частиц, которые должны -быть им
эвакуированы. Если увеличивается энергия импульса, то возрастает
число частиц большего размера и максимальный диаметр частицы.
Поскольку увеличение энергии одновременно приводит к росту
-скорости потока жидкости, то малые частицы будут унесены пото-
ком скорее, чем при импульсах меньшей энергии. Следовательно,
число крупных частиц в зазоре возрастает. Если увеличенная
скорость потока не скомпенсирует рост крупных частиц, то -ско-
рость эвакуации уменьшится, возрастет число повторных разрядов,
дробящих крупные частицы, и при сохранении той же увеличен-
ной энергии импульса раздробленные частицы будут быстрее
удалены из активной зоны; в этом проявляется свойство саморе-
гулируемости процесса эвакуации, обусловленное действием внут-
ренней обратной -связи ОСД. В результате действия ОСД и ОСГ
имеют место экстремальные зависимости «энергия разряда — ско-
рость эвакуации» и «скорость эвакуации — вязкость» (рис. 6).
Так как .энергия импульса при заданных материалах электродов
определяет размеры частицы, а при заданной вязкости и скорость
потока жидкости, вызванного разрядом, то можно описанные
выше экстремальные зависимости объединить в одной диаграмме
«энергия (ток)—вязкость рабочей жидкости— скорость эвакуа-
ции».
Между естественной и искусственной эвакуацией существует
принципиальное различие, обусловленное механизмом формиро-
вания канала разряда. Если в первом случае с увеличением скоро-
сти потока, вызванным, например, ростом энергии импульса, по--
высится скорость эвакуации, то во втором случае чрезмерное уве-
личение скорости потока может вызвать затруднение формирова-
ния канала разряда, что приведет к необходимости уменьшения
зазора и ухудшению условий эвакуации. Следовательно, в случае
искусственной прокачки имеет место экстремальная ситуация в
координатах «скорость съема — скорость прокачки» или для дан-
ных условий обработки—-«скорость съема—давление в системе
прокачки». Скорость прокачки ограничивается допустимым изно-
сом инструмента. Механизмы захцата потоком и стенкой пузыря
действуют одинаково при изменении размеров частиц: меньшие
частицы имеют большую степень захвата; следовательно, качест-
венные характеристики эвакуации имеют примерно тот же вид,
что и при изменении температуры жидкости. Механизм захвата
стенкой пузыря отличается от механизма захвата потоком жидко-
17
сти, возникающем при разряде, временем и местом действия: в
начальных стадиях движения газового пузыря и вблизи от оси •
канала разряда (в зоне наибольших скоростей потока) должен
проявляться захват потоком и, наоборот, вдали от оси разряда
(в зоне сниженных скоростей) — захват стенкой газового пузыря.
Реальный процесс ЭЭО отличается от описанного наличием не
только внутренних, но и внешней обратной связи ОСЗ (см. рис. 5)
через автоматический регулятор зазора. При любых нарушениях
Рис. 6. Характеристики процесса эвакуации при зависимом
источнике (электрический разряд) ограниченной мощности-
а — зависимость скорости эвакуации от энергии при постоянных зазо-
ре, температуре среды й вязкости; б — зависимость скорости эвакуации
от вязкости (температуры 0) жидкости при постоянном зазоре,
з — объединенная зависимость: энергия (ток) — вязкость рабочей жид-
кости — скорость эвакуации: •
; v <v ; v >v
Si S2 пх п2 оптх опт2
нормального хода процесса, вызванных изменением соотношения
скоростей эвакуации и производства частиц, в первую очередь
вступает в действие наиболее быстродействующая обратная связь.
ОСЗ. Если конфликтная ситуация не проходит, вступают в дейст-
вие относительно медленно действующие ОСД и ОСГ, которые
(если это возможно при данных условиях обработки) стремятся
вернуть систему к устойчивому режиму работы.
На примере рассматриваемой физической модели производи-
тельности можно видеть, как проявляются отмеченные выше эф-
фекты импульсного подвода энергии. Противодействующей, тормо-
зящей процесс «силой» является скорость эвакуации отходов —
частиц и газов. Здесь проявляется импульсное воздействие двоя-
кого рода: высокочастотное и низкочастотное. Высокочастотная
последовательность генерируемых электрических импульсов опре-
деляет элементарный механизм съема и естественную массовую
эвакуацию. Однако для реального процесса естественная авакуа--
ция не обеспечивает полного удаления отходов. Для устранения
противодействующих факторов вводится искусственная эвакуа-
ция— низкочастотное и .прерывистое импульсное движение элек-
трода (релаксация) по циклу: увеличение зазора — промывка —
восстановление рабочего зазора. Таким образом, здесь сочетаются
-высокочастотные импульсные электрические и низкочастотные гид-
ромеханические воздействия.
Физическая модель реального процесса ЭЭО позволяет объяс-
нить изменения основных технологических характеристик, связь
электрических режимрв с геометрическими параметрами изделия—
площадью, формой и глубиной обрабатываемой полости, произво-
дительностью и качеством поверхности.
При отклонении площади обработки от номинальной для дан-
ного тока-вступают в действие ОСЗ, а затем ОСД (если площадь
и глубина растут, а зазор падает) или ОСГ (если площадь или
^глубина уменьшаются, а зазор растет). Влияя на величину расхо-
да прокачиваемой жидкости, амплитуду вибрации или релаксации
электрода и т. п., можно изменить температуру рабочей зоны и •
смещать рабочие точки устойчивого процесса.
Таким образом, физическая модель реального процесса ЭЭО
существенно отличается от физической модели элементарного про-
цесса при единичном разряде.
Модель эрозионной стойкости электрода-ин-
струмента. Достигнутая в современных ЭЭС высокая эрозион-
ная стойкость медных и графитовых электродов-инструментов
(ЭИ) и экспериментальные данные о росте износа при увеличении
частоты и скважности импульсов могут быть объяснены только
с учетом закономерностей массового воздействия разрядов. Дейст-
вительно, превышение съема с заготовки по сравнению со съемом
с инструмента в сотни раз не может быть объяснено только раз-
личием их теплофизическйх характеристик: асимметрия по этой
причине на один-два порядка меньше, чем наблюдаемая экспери-
ментально,
В основе физической модели стойкости лежит гипотеза о само-
восстановлении медных и графитовых электродов за счет выпаде-
ния на их поверхности защитной пленки в основном из графита,
получаемого из продуктов пиролиза рабочей жидкости. Особенно
эффективно достижение малого износа медного электрода. Медь,
обладающая высокой теплопроводностью и низкой температурой

Рис. 7. Схема образования защитной
пленки на .электродах:
1 — электрод-заготовка; 2 — электрод-инст-
румент; 3 — защитная пленка
плавления, в сочетании с тонкой графитовой пленкой, имеющей
высокую температуру плавления, представляет собой весьма эро-
зионностойкую двухслойную систему. Тепловые расчеты и экспери-
мент позволили определить распределение температур на поверх-
ностях пленки и медной подложки и подтвердили высокий тепло-
физический эффект двухслойной системы. Так, при пленке толщи-
ной всего 6 мкм температура на поверхности меди в три раза
меньше, чем температура на поверхности пленки.
Не рассматривая возможные механизмы образования пленки
(конденсация паров или пиролиз рабочей жидкости на поверхно-
сти и т. п.), можно выделить следующие .условия образования за-
щитной пленки (рис. 7):
защитная пленка имеет такие толщину и теплофизические
параметры, относящиеся ко
всем структурным составляю-
щим пленки (продуктам пиро-
лиза жидкости) и перенесен-
ным с противоположного элект-
рода материалам, что энергии
разряда в предельном случае
достаточно только для того,
чтобы разрушить пленку на
всю ее глубину. При таком со-
отношении энергии разряда и
энергии, необходимой для раз-
рушения, износ основного ма- '
териала электрода, будет иметь
место только в начальный, пе-
реходный, момент образования
пленки, а далее уже не будет
пропорционален количеству по-
разивших электрод разрядов;
энергии разряда достаточно для разрушения пленки .и основно-
го материала; общий объем разрушений основного материала
уменьшается за счет того, что пленка принимает на себя часть
теплового удара (ри<5. 7, а);
энергии разряда достаточно для разрушения основного мате-
риала, но недостаточно для плавления — сублимации пленки
(рис. 7, в) так как температура плавления Тп медного электрода
(1083°С) ниже температуры «плавления» пленки (графит, 4000° С),
то медь, расширяясь при нагревании до Та может разрушить.плен-
ку (рис. 7, б);
в процессе одного или серии разрядов одновременно или со
сдвигом во времени происходит разрушение и восстановление
пленки, причем возможно совпадение этих процессов-не только во
времени, но и в пространстве. При полном совпадении процессов
в пространстве и полной компенсации разрушений во времени
износ будет равен нулю. Во всех остальных случаях'’нарушения
20
динамической компенсации износа он будет -возрастать или (при
перекомпенсации разрушений) изменять знак на обратный (под
«отрицательным» износом будем понимать увеличение размеров
электрода по отношению к исходному номинальному).
Временные зависимости износа указывают на то, что действи-
тельный процесс определяется динамикой взаимодействия двух
противоположных процессов—-разрушения и восстановления.
Физические условия, требуемые для осуществления пленочной
защиты, вытекают из следующих положений: пленка может отла-
гаться на поверхности электрода и при этом выполнять защитные
функции, если соблюдены три основных условия:
температура на поверхности участка электрода 0°, на котором
должна отложиться защитная пленка, превышает или равна неко-
торой критической температуре 0° пленкообразования и меньше
температуры плавления 0от ;
вблизи нагретого выше критической температуры участка име-
ются в достаточном количестве жидкие и газообразные продукты
пиролиза рабочей жидкости, являющиеся «строительным материа-
лом» для пленки; ।
время пленкообразования'достаточно для того, чтобы на дан-
ном участке отложилась пленка требуемой для данного режима и
условий защиты толщины.
При единичном разряде указанные условия соблюдаются толь-
ко на некоторых участках, в то время как при массовом4 воздейст-
вии разрядов можно создать условия, при которых разряды будут
концентрироваться в непосредственной близости друг к другу,
поддерживая температуру пленкообразования (первое условие) и
концентрацию продуктов .пиролиза (второе условие) в течение
требуемого времени (третье условие). Следов’ательно, для того
чтобы управлять износом, необходимо влиять на пространственное
распределение разрядов. Решающую роль при этом играет скваж-
ность q\ чем меньше q, тем большая вероятность попадания оче-
редного разряда вблизи предыдущего. Рост вероятности обуслов-
лен снижением в районе только что прошедшего разряда диэлек-
трической прочности; .наличием продуктов эрозии — частиц метал- -
ла, графита и т. д., из которых может быть «построен» мостик,
инициирующий разряд; уменьшением зазора между валиком на
границе лунки и противоположным электродом; снижением диэлек-
трической прочности на границе тазовый пузырь — жидкость и
другими причинами. В предельном случае при ?=1, т. е. при непре-
рывном подведении энергии, зажжется стационарная дуга между
двумя участками электродов, что эквивалентно слиянию всех раз-
рядов «гнезда» в один. Однако действуют факторы, оказывающие
и противоположное влияние, т. е. уменьшающие вероятность воз-
никновения очередного разряда вблизи предыдущего. Главный
фактор, определяющий перемещение «гнезда» по поверхности
электрода, обусловлен съемом металла с обоих электродов в зоне
/
21
о
Рис. 8. Зависимость относительно-
го износа основного материала
электрода от величин напряже-
ния и , скважности q и дли-
5ср
тельности паузы tn
«гнезда» и увеличением зазора до величины, при которой компен-
сируются указанные выше факторы, вызывающие «гнездование».
Благодаря этому обеспечивается непрерывный и закономерный
обход всей поверхности и равномерное ее покрытие разрядамй-
«гнездами». Смещению «гнезда» способствует искусственная про-
качка, ослабляющая действие второго и первого условий.
Наблюдаемая зависимость износа основного материала элек-
трода от скважности объясняется увеличением плотности разрядов
на поверхности «гнезда»: при уменьшении скважности величина
износа будет снижаться, поскольку усиливается действие первого
и второго условий. Такой же характер зависимости будет и при
уменьшении частоты или увеличении длительности импульса
(рис. 8).
Влияние мощности и энергии импульса на износ определяется
при наличии «гнездовой» защиты
теплофизическими характеристика-
ми двухслойной системы пленка —
электрод.
Одним из существенных факто-
ров, влияющих на снижение износа,
является уменьшение отношения ам-
плитуды импульса тока к его дли-
тельности.
При некотором критическом зна-
чении скважности, определяемой
конкретными условиями обработки
(величиной зазора, глубиной, пло-
щадью и формой изделия, доступом
свежей рабочей'жидкости и многи-
ми другими), плотность разрядов
изменится настолько, что тепловой
режим «гнезда» в целом приблизит-
ся к режиму непрерывного тока: на-
рушится локальная устойчивость в
зоне «гнезда», рост пленки начнет
опережать ее разрушение, т. е.
появится «отрицательный» износ,
приводящий иногда к шлакованию электродов и прекращению про-
цесса обработки.
В связи с этим разработан широкодиапазонный генератор
гребенчатых импульсов, в котором раздельно, вырабатываются
«тепловые» («рабочие») и «защитные» импульсы, регулирующие
износ и образование пленки. «Защитные» импульсы влияют на
пространственное распределение разрядов. Экспериментально
показано, что если после окончания разряда («рабочего» .импуль-
са) через эрозионный промежуток проходит импульс тока, состав-
ляющий доли от тока «рабочего» импульса, то канал разряда, как
ьы удерживаемый «защитным» импульсом, смещается, оставаясь
•>»>
Г ♦ / J
в зоне «гнезда». Следовательно, защитный импульс, не производя
существенной работы по съему металла, позволяет удержать раз-
ряд в «гнезде» и поддержать в нем необходимый тепловой режим,
тем самым выполняя действия, аналогичные по результатам, полу-
чаемым при снижении скважности, но при более благоприятных
для образования защитной пленки условиях.
Таким образом, пространственным распределением импульсов
можно управлять, изменяя скважность и параметры «защитных»
импульсов. Всякие изменения режима «гнезда» в общем случае
должны быть компенсированы изменением одного из этих факто-
ров. Так, известный в практике факт повышения износа при вве-
дении прокачки может быть объяснен не только механическим'
разрушением пленки движущимися частицами, но и нарушением в
районе «гнезда» баланса необходимых продуктов эрозии.
Известно явление снижения износа при работе с «отставанием»
подачи, т. е. с увеличенным зазором. Это явление объясняется
действием ряда факторов: перемещением «гнезда» по поверхности
электрода с большей скоростью, так как после меньшего съема
(количества разрядов) зазор становится больше максимально
возможного So, часть импульсов выпадает, что позволяет работать
при меньшей скважности или больших амплитудах «защитных»
импульсов; снижением механической эрозии защитной пленки;
улучшением доступа свежей жидкости, содержащей «сырье» для
образования пленки.
На основе описанной модели процесса осуществлены в промыш-
ленном масштабе системы широкодиапазонного трехимпульсного
генерирования с регулируемыми скважностью, величиной, формой
и частотой «защитных», а также «поджигающих» импульсов.
Физическая модель управления. Физической осно-
вой данной модели являются описанные выше модели производи-
тельности и стойкости инструмента. Из модели производительно-
сти следует, что устойчивый процесс обработки будет иметь место,
если при любых возмущающих воздействиях—закономерных (из-
менение площади>.глубины, формы изделия и т. п.) или случайных
(колебания напряжения сети, температуры, состава жидкости и
др.) —• будет обеспечиваться баланс скоростей производства и эва-
куации продуктов эрозии, соответствующих изменившимся усло-
виям обработки.
Условие баланса, как правило, не может соблюдаться для
мгновенных значений Afn и Л4Э, так как это означало бы, что частица
из лунки удаляется за пределы зоны обработки, что возможно
практически только< при открытых электродах. Таким образом,
моменты производства и полной эвакуации сдвинуты во времени.
Следовательно, эрозионный промежуток должен иметь емкость —
«склад», в котором могли бы находиться несбалансированные в
данный момент продукты эрозии. Действительно, такой «склад»
образуется поверхностями электродов, его объем (емкость) D
23
определяется как произведение площади F поверхности обработки
на величину межэлектродного зазора S:
D = FS.
' Очевидно, нарушение устойчивости произойдет раньше, чем
заполнится воя емкость избытком неэвакуированных продуктов
эрозии, так как в «застойных» областях, где скорость эвакуации
ниже, чем средняя скорость в промежутке, возникают раньше на-
рушения устойчивости (короткие замыкания, шлакование и др.).
Емкость эрозионного промежутка для данных скоростей производ-
ства и эвакуации продуктов эрозии определяет время, в течение
которого эрозионный промежуток будет полностью заполнен не-
сбалансируемыми продуктами эрозии:
гр _ D
s ~ мп - мэ 1
где Ts — неэлектрическая «постоянная времени» процесса, обрат-
но пропорциональная разности скоростей образования
и эвакуации продуктов эрозии.
Следует иметь в виду, что Ts является постоянным для опре-
деленного режима обработки, т. е. разности скоростей Мп и Мэ
при данной F.
Если	то Т$->°о , т. е. система неограниченно устойчи-
ва. Наличие «постоянной времени» процесса позволяет разделить
характеристики управления процессом на динамические и стати-
ческие.
Под динамической характеристикой понимается зависимость
Мр=/(5)д, полученная при соблюдении условия:
dS Afa + AfK
Vs = — » а~;	= V9 ,
at	F
г. e. при скорости изменения зазора равной линейной скорости
подачи электрода и несоизмеримо большей vg — линейной скорости
эрозии обоих электродов Ма и AfK в направлении изменения зазо-
ра. Физически это означает исключение вли'яния условий эвакуа-
ции, поскольку емкость системы значительно больше, чем объем
поступающих в МЭП продуктов эрозии за время изменения зазо-
ра. В этих условиях динамическая характеристика приближается
в пределе .к характеристике единичного разряда.
Условием для получения статической характеристики Мр=
=f(5)CT является соблюдение неравенства »э, определяющего
нахождение системы в установившемся (.после'|‘изменё|ния зазора)
состоянии, когда закончились переходные процессы, вызванные из-
менением условий эвакуации продуктов эрозии, и определялось
динамическое равновесие между Afn и Л40. Внешняя обратная связь
по зазору ОСЗ (см. рис. 5) —быстродействующая (доли секунды),
поэтому расчет систем авторегулирования зазора проводится по
24
динамической характеристике процесса. Соответственно пдиск оп-
тимального значения скорости подачи (в системах адаптивного
регулирования зазора) осуществляется по статической характери-
стике в течение десятков секунд).
Информация о состоянии рабочей зоны, а в конечном счете о
соотношении скоростей производства и эвакуации продуктов эро-
зии и пиролиза может быть получена по ряду косвенных сигналов,
воспринимаемых специальными датчиками, — по соотношению
числа рабочих, холостых, «короткозамкнутых» и «фиктивных»
импульсов; по сигналам о температуре рабочей поверхности элек-
тродов, величине напряже-
ния пробоя,сопротивлению в
паузе между импульсами,
запаздыванию времени про-
боя и др.
На основе этой информа-
ции осуществляется адаптив-
ное управление электричес-
кими и гидравлическими ре-
жимами работы станка.
На рис. 9 приведена
блок-схема управления про-
цессом ЭЭО. Главным уп-
равляемым объектом (УО)
является заготовка, разме-
ры которой определены не-
которой функцией Ф (2, t),
где z — координата фасон-
ной поверхности, зависящая
от положения ЭИ. Функция
изменяется под воздействи-
ем электрических разрядов
с некоторой скоростью
v (z, t) в направлении пода-
чи по координате 2.
В процессе управления
необходимо воздействовать
на ряд промежуточных уп-
равляемых объектов, состав-
ляющих совокупность свое-
го рода автоматических под-
Рис. 9. Блок-схема подсистем управления
электроэрозионным станком:
ЗУ — задающее устройство; БПУ — блок програм-
много управления; АУ1 и А Уз— блоки адаптивно-
го управления зазором S и параметрами рабочей
зоны ПРЗ соответственно; У Угг УУ1 — управляю-
щие- устройства; ВВ — возмущающие воздействия;
' УО — управляемый объект
систем, влияющих через ли-
нейную скорость съема v (z, t) на координаты заготовки, т. е.
на Ф (z, t), К основным подсистемам относятся подсистемы управ-
ления зазором S, параметрами рабочей зоны ПРЗ (например, тем-
пературой 0 на поверхности электродов, напряжением пробоя Uo,
сопротивлением промежутка во время паузы и др.); расходом
рабочей жидкости Q; шероховатостью R.
25
Регулирование параметров рабочей зоны осуществляется уст-
ройствами управления: УУ\ (непрерывное пли скачкообразное
изменение зазора S, в том числе (релаксация или вибрация ЭИ);
УУ2 (изменение электрического режима работы генератора им-
пульсов); УУ3 (изменение расхода Q). Величина управляется
(практически только на финишных режимах) устройством УУь
за счет изменения режимов работы генератора импульса, (входя-
щего в УУ2, Поскольку нет промышленных датчиков, определяю-
щих R в процессе обработки, управление осуществляется без об-
ратной связи, по заданной заранее жесткой программе (через
БПУ). Устройства УУ^ и УУ2 выпускаются в адаптивном и про-
граммном исполнениях, а устройства УУ3 и УУ4— только в про-
граммном исполнении.
Имеется ряд вспомогательных подсистем, решающих задачи
стабилизации температуры рабочей жидкости УУ5, уровня h жид-
кости в ванне УУб, защиты элементов генератора и электродов от
повреждения при коротком замыкании промежутка УУ7; защиты
(предупреждения) шлакования ПРЗ.
Перспективны также подсистемы, управляющие амплитудой
Л У и частотой орбитального движения ЭЙ при много контурной
обработке на финишных режимах, регулирующие степень очистки
рабочей жидкости и др. Представляет интерес введение подсисте-
мы программной смены инструмента, подобной применяемым на
обрабатывающих центрах с ЧПУ.
В целом схема управления объектом-заготовкой является ра-
зомкнутой, поскольку - данные о координатах на выходе исполь-
зуются только для циклового программного управления.
Взаимодействие подсистем адаптивно-программного управления
(ЛПУ) в ЭЭ процессе в самом общем случае выглядит следующим
образом. Технолог разбивает подлежащий снятию припуск (по
направлению подачи z) в общем случае на п ступеней, например
/г = 4: врезание (z0—Z\)\ предварительная обработка (z\—z2);
получистовая обработка по критериям «минимум износа» и «за-
данная точность» (г2—2з); чистовая обработка по критерию «за-
даны шероховатость и точность (z3—z4). Данные о координатах
z0, zif z2, z3 и z4 и заданном расходе жидкости Q вводятся в БПУ.
Режимы обработки по S и ПРЗ определяются на участках z0—Zi
и Z\—z2 автоматически по критериям качества и управляются че-
рез УУ1 и УУ2.
При переходе на участок г2—z3 вводится в действие программа
/?z (г), обеспечивающая точность и заданную структурную зону
при минимальном износе.
На участке z3—z4 включается подготовленная заранее програм-
ма последовательного включения режимов по координатам с целью
достижения заданной шероховатости. По достижении координаты
z4 процесс обработки автоматически прекращается. В различных
исполнениях АПУ могут отсутствовать те или иные автоматические
подсистемы. _
26
I
На примере модели управления для ЭЭО показано, как прояв-
ляются общие для импульсных воздействий эффекты стабилиза-
ции и адаптации. ’
ВЫБОР И РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ
Взаимосвязь между параметрами режима. В основе методики
выбора и регулирования режимов обработки лежит вытекающая
из описанных выше физических моделей взаимосвязь между пара-
метрами:
заданными независимыми; в их число входят параметры изде-
лия— материал, размеры; точность и шероховатость; характери-
стики станка, вспомогательных устройств энергопитания и управ-
ления, рабочей жидкости и др.;
выбираемыми зависимыми; в их число входят электрические
параметры (энергия, мощность, амплитуда, длительность, скваж-
ность, частота и форма импульсов; скорости подачи электродов
на холостом ходу, при реверсе и во время работы), гидромехани-
ческие (давление, расход и температура рабочей жйдкости) и
вспомогательные (частота и скорость орбитального дёижения, ча-
стота вращения электрода и т. п.).
Поскольку применяется несколько вариантов режимов, позво-
ляющих решить заданную технологическую задачу, должны быть
определены критерии, оптимизирующие этот выбор, а также огра-
ничения, исключающие нежелательные или недопустимые сочета-
ния режимов.
Главным критерием для выбора режимов является максималь-
ная производительность процесса в целом при условии получения
заданных* значений независимых параметров (точность, качество
поверхности). Этот критерий совпадает часто с общим экономиче-
ским критерием минимума затрат. Более детальный анализ тре-
бует, однако, разделения общего критерия на ряд частных, завися-
щих от схемы формообразования й этапов технологического про-
цесса при заданной Схеме.
В соответствии с условием избирательности возможны следую-
щие принципиальные схемы формообразования:
прямое копирование исходной формы электрода при его посту-
пательном перемещении или в сочетании с планетарным (орби-
тальным) движением;
прямое копирование в сочетании с относительным движением
заготовки (метод огибания или обкатки).
В частном случае при наличии заданного перемещения по двум
координатам осуществляется вырезка, а по трем координатам —
объемное формообразование, подобное фрезерованию.
Из перечисленных схем наиболее распространены прямое копи-
рование и двухкоординатная вырезка.
Существует взаимосвязь между энергией импульса и скоростью
съема. Вместо энергии импульса можно использовать легко изме-
27
римую и постоянно наблюдаемую оператором по амперметру на
пульте величину среднего тока, которая, как следует из формул,
находится в прямой связи (при устойчивом режиме обработки без
длительных коротких замыканий и холостых ходов) со средним
током:
= f uidt = ^изт J idt = t^USmIz^ = tnUsmI^ = UsmIz^T =
о	о
/Cp Us Im Us ImT
m m
f	fkfipka.
где u, i — текущие значения напряжения импульса и тока;
/сРи —среднее значение тока за импульс в течение /и;
/Ср —среднее значение тока за цикл (в течение времени Т),
т. е. значение, показываемое прибором на пульте ynpatB-
ления;
Us т—напряжение на эрозионном промежутке во время раз-
ряда в момент прохождения тока i через максимум
(7J (рис. 10).
Рис. 10. Зависимость тока и на-
пряжения от времени на эро-
зионном промежутке
Рис. 11. Вольт-временная
характеристика эрозионного
промежутка
МЭП как элемент электрической цепи представляет собой не-
линейное 1сопротивление, вольт-временная характеристика кото-
рого состоит из трех основных участков (рис. И): крутого паде-
ния 1, длительность этого участка определяется временем.форми-
рования канала разряда и равна (10~9—Ю-7) с, при этом напря-
жение на электродах резко уменьшается; монотонного уменьше-
ния 2, длительность этого участка равна (100—500) мкс,
напряжение на электродах также монотонно уменьшается; посто-
янного напряжения 3 при данных среде, полярности и паре элек-
тродов независимо от дальнейшего увеличения длительности им-
пульса (сопротивление МЭП определяется величиной тока). За-
28
кон изменения во времени напряжения на МЭП после пробоя
зависит от материалов электродов и среды, но почти не зависит
от формы импульсного напряжения, подаваемого к МЭП, внутрен-
него сопротивления генератора и колебания МЭП в пределах
единиц и десятков микрометров. В первом приближении МЭП
«может быть представлен источником некоторой фиктивной про-
тиво-ЭДС, включенной встречно разрядному току и приблизи-
тельно равной Usmi
us(t) = uK + uK.P + ua^uSm,
где — напряжение на катоде;
[7кр— напряжение на канале разряда;
(7а — напряжение на аноде.
Поскольку можно полагать, что U sm равно среднему и мало-
изменяющемуся в течение разряда напряжению на разряде (25—
30 В), т. е. t/sm=const, его можно вынести за знак интеграла;
&Ф — коэффициент формы кривой тока на период, равный отно-
шению эффективного значения I к среднему /ср:

Аа— коэффициент амплитуды, равный отношению амплитудного
значения /тк эффективному:
О|ба коэффициента зависят от формы кривой тока, для прямо-
угольного импульса k^ = Yq\ ka=Y Ф = для синусоидально-
го импульса
== 2	= Y2q ;	~ ~ У *
В дальнейшем будем использовать формулы табл. 1 для пря-
моугольного импульса.
Различные выражения для энергии в приведенных в табл. 1 *
формулах (через 7Ср, /m, f, q, Л М будут использованы при ана-
лизе влияния конкретных электрических параметров на техноло-
гические характеристики.
Связь электрических и геометрических характеристик. Наиболь-
шее значение для выбора режимов и критериев имеет упомянутая
выше взаимосвязь между электрическими и геометрическими ха-
рактеристиками процесса, вытекающая из модели производитель-
ности. Разделим эту сложную зависимость на более простые.
Зависимость скорости съема от энергии (сред-
него тока). С увеличением тока (энергии) скорости съема и
эвакуации будут расти вначале примерно пропорционально. При
некотором значении тока (для заданных площади и глубины)
29
о
О /
Таблица 1
Параметр	Формулы для определения зависимости между параметрами электрических импульсов при работе на ЭЭ нагрузку (С/ с « const) т			
		за импульс	за период	за период для прямоугольного импульса
Ток * амплитудное значение		j   Iсри 1т Я	I т ~ ^ср^ф^а	1щ == Л:р7 “ сри
средний	^сРи	\ tat — Ic$q — Ги q	ЯфЯа	Г _ ^сРи _ I™	7	/сРи _ I™ /Ср =	— я я
			СР	<7	
эффективный	Л,	у I 1 ~ О —j ъ*. S к	<7	k»	4
( Напряжение на МЭП в момент 1т среднее'		S > о S	g 11	р <•	_	(II S a	s и	а => S' II к	Я CU S' а II S о ►О А S' * .11 А  "s S5	* us t/cp= _?"L Я t
Мощность максималь- ная	?т — Us ^т tn		Рщ — U$ I т т 1	?tn~Us Ia) tn
Продолжение
	1 Формулы для определения зависимости между параметрами электрических импульсов при работе на ЭЭ нагрузку (С7$ «const) т		
Параметр	за импульс	за период	за период для прямоугольного импульса
средняя	^ср = Us 7Сри • / If t	p __ Рс₽и _ Usmm	и* Jm р 	t Ътп т
		q	b	9
	«г.	f Г Г. 1.	Т г	Г	л	^Ри	USn,Icp T T	T	^Sm'CO nzs =	= l/s,/cp 7 = _ USm!'n = у j 1
Энергия	*s= J иШ1 =о5т,сРи.и-	--sm'CP' -	f	- US lmT US hn tr	т i	tn	. m		
	'cpW-^-	t tn	h	*ф^а	7^ф^а	qf	Sm
Коэффициенты	•	•	• *
формы ♦ амплитуды	/	1 ^и 1/ f .	действи	0	^действ.период йф =	.	—Ч иу q » 1 ср.период = &аи )/q	♦ *=Ф=/9 1 г fea= •
	йФ(и)	т	. 7сри	1 7 \	’	f idi и 0 I a»~ { деястви		
GO
объем парогазовой фазы существенно возрастает, и в результате
действия обратной связи ОСГ в этом объеме начнет увеличиваться
количество так называемых «фиктивных» разрядов, не производя-
щих полезного съема металла,— скорость съема начнет замед-
ляться. При чрезмерно большой (для данной площади) энергии
парогазовая фаза может Совсем вытеснить рабочую жидкость из
межэлектродной полости — скорость съема будет стремиться к
нулю. Одновременно прекратится и дальнейший рост парогазовой
фазы, вновь начнется съем, и описанный цикл повторится. Таким
образом, .при чрезмерных энергиях (токах) и малых площадях
возбуждаются автоколебания, характеризуемые циклическим из-
менением скорости съема при резком снижении ее среднего значе-
ния.
Зависимость результирующей скорости съема от 1ср: М^3^н
= f (/Ср) F=const —носит, таким образом, экстремальный харак-
A=const
тер (рис. 12).
Зависимость результирующей скорости съема
от площади и глубины при данном среднем токе:
/И	—менее очевидна (она была обнаружена,
/Cp=const
когда при переходе от релаксацион-
ных к независимым генераторам
существенно возросла мощность),
поскольку вводимая энергия в зону
обработки сохраняется неизменной.
Как следует из модели произво-
дительности, данной энергии разря-
да соответствует в данных неиз-
менных условиях определенная ско-
рость эвакуации и некоторая длина
свободного пролета /ср частицы,
на которой расходуется полученная
ею энергия. Очевидно, /ср является
РИС. 12. Пространственная диа- Функцией многих переменных -
грамма «ток — площадь — произ- зазора, вида рабочей жидкости,
водительность» при /=400 Гц формы электродов и т. п. Однако
если они неизменны, то /ср тем
больше, чем выше начальная энергия. Если площадь обра-
ботки возрастает до величины, при которой /ср значитёльно
меньше требуемого пути для выхода из рабочей зоны, вступит в
действие обратная связь ОСД, произойдет повторное диспергиро-^
вание, и равновесие установится при меньшей Мре3. Наоборот/
уменьшение площади при данном токе приведет к усилению дейст-
вия ОСГ, т. е. к появлению парогазовой фазы, также снижающей
ТИрез. Таким образом, при изменении площади -в широком диапа-
зоне зависимость Л/рез. = f _const будет иметь экстремальный
ср
32
характер: в диапазоне меньших площадей (по отношению к мак-
симуму) определяющим является механизм эвакуации паров и
газов (действие ОСГ), а в диапазоне больших площадей —меха-
низм эвакуации твердых частиц продуктов эрозии (действие ОСД).
Совокупность обоих зависимостей Л4рез. = f (4p)F=const И ^рез. ==
ft=const
= =const объединяется в пространственную диаграмму I—F—
ft=const
М (ток I — площадь F — производительность Л4).
На основании формул табл. 1 можно представить ряд частных
зависимостей, например скорости съема от длительности или ам-
плитуды импульсов (рис. 13) при прочих неизменных параметрах.
От основной пространственной диаграммы ответвляются и се-
мейства остальных технологических характеристик. Одной из
важных является зависимость скорости съема от формы обраба-
тываемой полости и ее глубины. Влияние формы трудно предста-
вить каким-либо одним параметром. Для качественного анализа
можно учесть формы горизонтальной проекции полости через так
называемый «горизонтальный радиус» эвакуации р, определяемый
как средневзвешенное расстояние, которое должна пройти частица
для выхода из рабочей зоны:
F
3
где Xmin — минимальное расстояние, которое должна пройти ча-
стица в горизонтальном направлении для выхода на
вертикальную трассу.
Прй изменении только формы проекции 'полости (от круга к
прямоугольнику при постоянной площади обработки) допустимый
трк возрастает примерно на 30% (рис. 14, а) за счет улучшения
условий эвакуации в сторону большего размера при вытянутом
прямоугольнике.
На производительность из всех геометрических параметров
глубина обработки h влияет в наибольшей степени, поскольку про-
тив сил эвакуации действует масса частицы. Из графика на рис. 15
следует, что при прошивании ступенчатым электродом скорость
съема падает до тех пор, пока глубина обработки не станет равной
примерно высоте ступеньки, после чего наступит период относи-
тельной стабилизации с тенденцией дальнейшего снижения скоро-
сти съема с увеличением глубины.
Частотные характеристики. Одним из основных параметров
управления режимами современных широкодиапазонных устано-
вок для ЭЭО является частота импульсов.
Если принять мощность установки (среднюю мощность, вводи-
мую за период) Рср =	, что является условием для сравне-
ния различных вариантов процесса, то окажется:
Im=const q и Ws = C-Qnst .
2—2962
33
Рис. 13. Зависимость производительности
от частоты f (или длительности) при раз-
* личных значениях амплитуды импульса
Рис. 15. Зависимость производительности от глу-
бины обработки при постоянной площади обра-
ботки
Рис. 14. Зависимость максимально допустимого
тока от горизонтального радиуса эвакуации
Таким образом, совокупность характеристик, определяющих фи-
зический механизм процесса и согласование энергетических, техно-
логических и электротехнологических режимов ЭЭО, можно пред-
ставить как обобщенную частотную характеристику процесса.
Рассмотрим общий ход частотных характеристик процесса.
С повышением частоты должна увеличиваться энергоемкость
процесса. Здесь возможны два направления развития процесса:
рост частоты сопровождается увеличением скважности или со-
хранением такой ее величины, при которой возникают условия
для взрывного испарения, при этом энергоемкость возрастает за
счет замены плавления испарением;
рост частоты сопровождается уменьшением скважности, что
снижает энергоемкость процесса (при большей частоте процесс
пойдет по первому направлению).
Изменение частотных характеристик происходит в соответствии
с изменением механизмов теплового процесса и процесса эвакуа-
ции (уменьшение на высоких частотах количества первичных им-
пульсов за счет роста вторичных, расходуемых на повторное дис-
пергирование, снижение эвакуационной способности импульса, в
результате уменьшаются его энергия и величина МЭЗ).
Рис. 16. Частотные характеристики электроэрозион-
ной обработки
При сохранении неизменными амплитуды импульса напряже-
ния, скважности, вида рабочей жидкости, материалов электродов,
формы обрабатываемой поверхности, глубины и других факторов
для каждой частоты можно построить зависимость скорости съема
от тока, изменяя его одновременно с площадью обработки таким
образом, чтобы вг соответствии с пространственной диаграммой
IFM каждому значению тока соответствовала своя -оптимальная
площадь. По достижении током некоторой критической величины
его дальнейшее повышение при любом изменении .площади приве-
дет уже к снижению скорости съема. На рис. 16 показана частот-
35
ная характеристика по току; по оси ординат отложены предель-
ные для каждой частоты токи (на соответствующих им площадях
обработки), а по оси абсцисс — (частоты в диапазоне 10 Гц—
1 МГц. Для удобства обозрения разномасштабных явлений при-
няты логарифмические шкалы. Кривая предельных токов для та-
кого широкого диапазона изменения частот была получена в ре-
зультате исследований, связанных с созданием независимых гене-
раторов на различные частоты и мощности.
Принятие специальных мер, в частности по искусственной
устойчивости (прокачка, релаксация или вибрация электродов и
т. п.), выбору параметров импульса по .амплитуде, скважности,
введению эвакуационных импульсов и т. д., позволяет превысить
как верхние, так и нижние значения предельных токов.
В настоящее время достигнуты максимальные частоты до
2 МГц, однако процесс идет уже в области искусственной устойчи-
вости и скорость съема .составляет доли кубического миллиметра в
минуту. С другой стороны, неограниченное уменьшение частоты
ведет к непрерывному нагреву и расплавлению не локальных
объемов металла, а заготовки в целом. Минимальной частоте
50 имп/с соответствует скорость съема 15—25000 мм3/мин. Для
получения еще больших скоростей съема необходимо применять
специальные меры.
Вследствие точечно-поверхностного подвода энергии, свойст-
венного ЭЭО, поверхность имеет ячеистый характер, ее микрогео-
метрия определяемся формой и размерами лунок и их наложением
при массовом процессе. Диаметр и глубина лунки (т. е. ее объем)
увеличиваются с ростом энергии импульса Ws, и этот фактор
(для данных материалов и среды) является главным и определяет
высоту микронеровности. Учитывая эту зависимость, выразим
максимальную высоту слоя неровностей Н приближенной форму-
лой, пригодной для качественного анализа:
H = cWb = c{------=с(----------2-) = c(US Imta)b,
5	\ f /	\ fq / х т т и
где с — коэффициент материала изделия (для твердых сплавов с
примерно в три раза меньше, чем для углеродистых ста-
лей) ;
b — коэффициент, учитывающий форму лунок после их нало-
жения, изменяется примерно от 0,33 до 0,4 в широком диа-
пазоне режимов и материалов.
Если учесть, что скорость съема на линейном восходящем уча-
стке кривой Af=f(Pcp) определяется средней мощностью, вводимой
в зону обработки, т. е. произведением Usm /Ср (см. табл. 1), то
формула примет вид
ж k\/Л.
\ Г J V f
36
Переход от высоты микронеровностей, соответствующих пер-
вому классу, к микронеровностям, -соответствующим восьмому
классу (Я падает с повышением класса в геометрической прогрес-
сии со знаменателем 2), требует уменьшения энергии импульса
пли роста частоты приблизительно в (28)3 = 224 раз, что на много
порядков превышает существующий верхний диапазон частот
(10б Гц). Поэтому на финишных режимах необходимо снижать не
только частоту, но и энергию импульса путем уменьшения ампли-
туды импульса. По-видимому, восьмой — десятый классы шерохо-
ватости экономически и технически возможны только для обра-
ботки изделий с малыми площадями обработки (порядка несколь-
ких квадратных миллиметров) при скоростях съема в пределах
единиц или долей кубических миллиметров в минуту при условии
принятия специальных мер по повышению устойчивости процесса.
Сводные данные о взаимосвязи входных и выходных парамет-
ров процесса. числу выходных технологических характеристик
относится точность обработки. На нее влияют механические фак-
торы (точность установки и перемещений) и электрические (из-
нос— эрозия ЭИ). Так как износ ЭИ зависит от режимов обработ-
ки, последний фактор при объемном копировании является наибо-
лее существенным. Износ влияет также' на экономические показа-
тели процесса, поскольку ' стоимость изготовления инструмента
составляет 20—80% от стоимости всей операции, причем количе-
ство потребных электродов-инструментов и их стоимость находят-
ся в прямой зависимЪсти от стойкости. Физическая модель стой-
кости дает возможность объяснить зависимость износа от электри-
чеких и гидромеханических режимов (см. рис. 8). Снижение
скважности (уменьшение паузы) или увеличение длительности
импульса снижает износ благодаря большому приближению к
реализации трех условий защиты электрода.
Увеличение амплитуды Iт импульса ведет к росту тепловой
нагрузки на электродной при прочих равных условиях — к росту
износа/Влияние среднего напряжения U $ср или эквивалентного
ему S отражает экстремальную зависимость износа от изме-
нения скорости протока рабочей жидкости (пропорциональной при-
мерно квадрату величины зазора), количества рабочих импульсов
и в результате — теплового режима «гнезда». Имеется некоторое
оптимальное значение S((7scp)\ при котором износ минимален.*
По этим же причинам на износ существенно влияет расход жидко-
сти, принудительно прокачиваемой через рабочую зону.
Сводные даные о влиянии электрических и гидравлических
параметров на технологические характеристики представлены на
рис. 17, где схематически-условно указаны направления изменения
той или иной характеристики.
В качестве первичных независимых переменных приняты ис-
ходные характеристики периодических импульсов, устанавливае-
мых оператором при выборе режима,—длительность /и и ампли-
37
оз
oo
I
Износ инструмента т
Межэлектродный зазор S
Максимально допустимая
площадь обработки F
Максимальная глубина
обработки h^F const)
Точность обработки
a-отклонение размера
от заданного
Рис. 17. Сводные данные о влиянии электрических и гидравлических параметров на технологические
характеристики ЭЭО
туда 1т импульса, период Т или частота f импульсов. Для гребен-
чатых импульсов указана пауза между группами импульсов /и>г.
Производными от первичных переменных являются скважность
q и электрические характеристики — энергия импульса Ws, сред-
няя величина вводимой в рабочую зону мощности РСр. Простей-
шую аналитическую связь между всеми электрическими парамет-
рами ом. в табл. 1.
Регулирование режима по критерию «максимум производитель-
ности». Выбор значений первичных переменных электрического
режима с учетом изложенных зависимостей осуществляется на
основании критериев, характер которых определяется схемой фор-
мообразования и технологических операций. Главным' критерием
для выбора режима является максимальная производительность
при условии обеспечения требуемых характеристик по точности и
качеству поверхности изделия. В заданных условиях (оборудова-
нии, материалах электродов и др.) этот критерий совпадает в
большинстве случаев с экономическим критерием — миним.альной
стоимостью операции. Критерий производительности совпадает со
следующими критериями: «максимальная скорость съема Л4тах
на этапе предварительной обработки и минимальное время обра-
ботки Гобр» — при переходе к заданным качественным показателям
(по шероховатости, структуре). Ниже приводятся технико-эконо-
мические (связанные с производительностью процесса) и техниче»
ские (гарантирующие получение заданных выходных технологиче-
ских параметров) критерии на примере^ формообразования путем
копирования формы ЭИ. Основная особенность этой схемы формо-
образования на этапе предварительной обработки с наибольшей
скоростью—относительно малое изменение линейной скорости v
поступательно перемещающегося инструмента (в пределах 0,2—
0,8 мм/мин при Е>103 мм2), если при этом источник питания не
ограничен по мощности. Границы изменения скорости подачи тем
уже, чем ближе к линейному участку кривой 1(F) диаграммы IFM
происходит работа: при увеличении F соответственно увеличивает-
ся /, сохраняя при этом примерную пропорциональность между
М и F. т. е.
V = — ж const.
F
Таким образом, общее /время производительной обработки
определяется глубиной h и в меньшей степени величиной обраба-
тываемой поверхности F. Чем больше отношение Fjh изделия, тем
эффективней ЭЭО по сравнению с другими методами объемного
формообразования (например, фрезерованием), у которых продол-
жительность обработки примерно пропорциональна произведению
Fh, Если повышение тока не приводит к возрастанию скорости
съема с заготовки, целесообразно обрабатываемую поверхность
разбивать на небольшие участки (ввести многаконтурную обработ-
40
ку, последовательный переход с участка на участок и т. п.) или
вводить относительное планетарное движение (вторая схема фор-
мообразования) .
Критерий Л1тах удовлетворяется, если в соответствии с измене-
нием проекции площади обработки на направление, перпендику-
лярное подаче, будет изменяться и ток /ср в соответствии с диа-
граммой IFM (с учетом ее изменений с глубиной /г). Для этого
при расчете режимов предварительно определяется сечение детали
по направлению подачи. Окончательный выбор первичных пара-
метров режима осуществляется с учетом ограничений, ‘наклады-
ваемых износом инструмента, величины расхода жидкости, скваж-
ности, причем соотношения /от//и выбираются такими, чтобы износ
не превышал заданных значений, т. е. должен быть обеспечен
требуемый технико-экономическим расчетом срок службы инстру-
мента. При обработке гребенчатыми импульсами соответственно
выбирается межгрупповая пауза /иг, число и параметры «защит-
ных» импульсов.
Регулирование режима по критерию «минимальная продолжи-
тельность доводки ТДпИп». Существование критерия 7\min вытекает
из зависимости среднего тока от шероховатости. Средний ток,
частота и скорость съема определяются частотными характеристи-
ками процесса (см. рис. 13).
При регулировании режима доводки по частоте знаменатель
выражения для определения Н будет расти пропорционально f,
а числитель в значительно меньшей степени. Так, при увеличении
частоты от 50 до 8000 имп./с (/Ср=50 А), т. е. в 160 раз, скорость
съема снизится менее чем в два раза. Следовательно, в данном
примере подкоренное выражение уменьшится примерно в 180 раз,
а высота микронеровностей в 4,3 раза. Если же регулировать ток,
то для такого же снижения Н необходимо (при исходной частоте
50 имп/с) уменьшить скорость съема, а следовательно, и ток цри-
мернов 80 раз. Таким образом, наивыгоднейшее регулирование
должно вестись в оптимальной последовательности, обеспечиваю-
щей получение Тдт.п: по окончании предварительной черновой
обработки на наибольших допускаемых изделием режимах по
току и наименьших по частоте переходят на следующую, более
высокую ступень по частоте при наибольшем токе, допускаемом
генератором на этой частоте. По истечении времени, необходимо-
го для снятия припуска, равного разности высот микронеровностей
в начале и конце перехода, вновь увеличивают частоту и сни-
жают по частотной характеристике генератора ток и т. д. до тех
пор, пока не будут достигнуты максимально допустимые изделием
частота и ток (если этот предел не будет ограничен частотной
характеристикой генератора). После исчерпания возможности ре-
гулирования по частоте (обычно этот предел зависит от генера-
тора) переходят к регулированию по току с соответствующим
резким снижением скорости съема и продолжают процесс до до-
41
стижения заданной шероховатости поверхностй. Очевидно, чем
более плавные переходы по частоте и чем выше допускаемый на
'каждой частоте ток, т. е. чем менее круто падает частотная харак-
теристика генератора, тем меньше ГДт1п. В современных станках
(например, модели 4Д722АФЗ) процесс доводки осуществляют
автоматически по программе.
Выбор режимов при обработке с заданной шероховатостью по-
верхности. Эта задача возникает при окончательном изготовлении
изделия за один проход, т. е. без замены в процессе обработки
инструмента и электрического режима (например, "при сквозном
.прошивании щели или отверстий, когда боковые стенки полости
обрабатываются окончательно). В этом случае электрический ре-
жим определяется не площадью обработки, а заданной шерохова-
тостью поверхности и скорость съема, как правило, меньше, чем
по диаграмме IFM для данной площади обработки. Критерий Afmax
будет в этом случае реализовываться, если перейти от однокон-
турной к параллельной многоконтурной обработке. В -каждом кон-
туре, т. е. в независимой электрической цепи, питающей один
электрод-инструмент или группу, поддерживается один и тот же
заданный электрический режим. Примером многоконтурной мно-
гоинструментной обработки является изготовление сеток с цилин-
дрическими или щелевидными отверстиями.
Увеличение числа контуров внутри одной секции (секция —
контур или группа контуров, имеющих общий регулятор) приводит
также к повышению производительности прежде всего за счет
роста вводимой мощности. В дальнейшем этот рост прекращается
из-за увеличивающегося количества реверсов от регулятора, об-
щего для всех контуров. Чем стабильнее работа одного контура,
тем при большем числе контуров наступает снижение производи-
тельности. Подобный же характер будет иметь зависимость сум-
марной производительности от числа секций, если электрическая
связь осуществляется через общий источник питания (внутреннее
сопротивление генератора или общее неустранимое сопротивление
в цепи импульсного тока).
Регулирование режима по заданным величинам зазора (S =
— const) и шероховатости (H = const). Этот критерий является
определяющим при электроэрозионном сопряжении деталей (на-
пример, пуансона и матрицы).
Методы регулирования зазора необходимы и при доводке бо-
ковых (прямых и наклонных) поверхностей обрабатываемой
полости и электроэрозионной «расточке».
Как отмечалось выше, для определенных условий обработки
существует зависимость ток (энергия)—зазор — высота микроне-
ровностей, из которой следует, что большим токам (энергиям)
соответствуют большие зазор и высота микронеровностей. Следо-
вательно, после обработки на жестком режиме получившийся за-
зор будет настолько велик, что на боковой стенке полости не
42
возникнет процесса на энергиях, меньших, чем на предыдущем
режиме, — чистовая доводка станет невозможной. Если стенка
полости наклонена к направлению подачи под углом а, то боковой
шзор уменьшится при подаче АЛ на величину Aftcosa. При а=0
поводка вертикальной стенки невозможна без смены чернового
(лсктрода на чистовой с увеличенными размерами либо без сме-
щения чернового электрода. Известны методы обработки одним
»лектродом за счет механического смещения чернового электрода
но координатам или путем придания ему кругового поступатель-
ного планетарного движения.
Особенности методики проектирования технологического про-
цесса объемной ЭЭО. При проектировании обычно задаются чер-
теж изделия до и после ЭЭО с указанием материала, конечной
точности и качества поверхности, а также технико-экономические
характеристики — серийность, необходимое штучное время и др.
Технологические операции до и после ЭЭО проектируются по мето-
дикам.
Главная особенность технологии ЭЭО — типичность построения
процесса для самых различных классов изделий и операций, если
последние изготовляются в пределах одной и той же схемы формо-
образования. Технологические процессы, например обработки
штампа и турбинной лопатки, в основных чертах совпадают, если
обработка осуществляется .по одной и той же схеме прямого копи-
рования.. В то же время имеющиеся отличия в технологических
процессах обоих изделий больше касаются не собственно ЭЭО
технологии, а вспомогательных операций.
В самом общем виде методика построения технологического
процесса ЭЭО содержит следующие этапы:
1)	разработка общего плана операций,, учитывающего совме-
щение и последовательность применения всех методов (в том
числе термической обработки) для получения данного изделия,
выделение границ применения ЭЭО с учетом ее специфики (на-
пример, независимости от термообработки и пр.);
2)	выбор схемы формообразования и количества контуров с
учетом материала, формы и размеров изделий;
3)	определение критериев выбора режимов;
4)	определение .припуска на предварительную обработку и
расчет режима обработки по критерию Л4тах;
5)	расчет режима по критерию 7min;
6)	расчет режима по критерию S=const;
7)	выбор вида рабочей жидкости;
8)	определение схемы базирования, установки и закрепления
заготовки, выдача задания на проектирование специальных при-
способлений f учетом незначительных усилий в системе СПИД,
наличия загрязнений продуктами эрозии жидкости, вызывающей
абразивный износ движущихся частей, нагрева заготовки и жид-
кости, заданной точности, серийности и др.;
9)	..выбор материала электрода-инструмента, расчет его разме-
45
ров и выдача задания на проектирование приспособления с учетом
условий пп. 4, 5, 6, а также -серийности, точности, числа омен ин-
струмента, необходимости подвода свежей жидкости в труднодо-
ступных местах обрабатываемой полости (прокачки и др.).
Пункты 2—7 и 9 составляют основу для проектирования техно-
логических процессов ЭЭО. Поскольку методика расчета режима
по критериям Almax, Tmiri, S=const, а также сам процесс обработ-
ки, тип (но не размер) станочного оборудования не изменяются
при данной схеме формообразования, то в описанных ниже типо-
вых технологических процессах обработки различных классов из-
делий будет отмечена только их специфика.
Характеристика рабочей жидкости. Как следует из физической
модели, жидкая диэлектрическая среда выполняет три функции:
способствует возбуждению электрического разряда между элек-
тродами при относительно- низком напряжении, обеспечивает есте-
ственную и принудительную эвакуацию продуктов эрозии из рабо-
чей зоны и, охлаждает рабочую зону, деталь и инструмент.
Наибольшее распространение в качестве рабочих жидкостей
на ЭЭС получили продукты переработки нефти, так -как они
пригодны для обработки различных материалов независимо от
вида источника питания, дают минимальный износ ЭИ при прочих
равных условиях.
Основные характеристики рабочей жидкости, обусловливающие
реализацию ее функций, — вязкость, плотность, электрическая
прочность, температура вспышки, температура начала кипения,
охлаждающая способность, испаряемость, фильтруемость, химиче-
ская агрессивность, токсичность, стоимость.
Параметры различных рабочих жидкостей даны в табл. 2.
Большинство жидкостей для ЭЭО представляет собой нафте-
но-парафиновые фракции с минимальным количеством ароматиче-
ских углеводородов, асфальтосмолистых, сернистых и кислотных
соединений. Жидкости такого состава лишены резкого неприятно-
го запаха, образуют наименьшее количество токсичных веществ
при разложении и твердых продуктов разложения, которые к то-
му же нелипкие и быстро осаждаются. Последние качества харак-
теризуют фильтруемость рабочей жидкости и особенно важны для
успешной эксплуатации систем очистки ЭЭС.
В целях наиболее эффективного ведения процесса на получи-
стовых и чистовых режимах, где МЭЗ малы, следует использовать
маловязкие рабочие жидкости (vao= 1,84-3 сСт)г на черновых
режимах наиболее эффективны жидкости с вязкостью V20=54-
4-6,5 сСт.
Температура вспышки паров рабочей жидкости, согласно строи-
тельным нормам СН и ПП—М2—72* для производства катего-
рии В, должна быть выше 6Г С.
Производятся работы по дальнейшему совершенствованию
рабочих жидкостей с целью повышения их эксплуатационных и
технологических показателей.
44
*										
Наименование рабочей жидкости	Поставщик t	Станкостроительная фирма (страна)	Темпера- тура вспышки, °C	^20» ' сСт 9	^20’ г/см3	Содержа- ние аро- матических углеводо- родов, %	Начало кипения, °C	Конец кипения, °C	Температура застывания, °C	Йодное число, г на 100 г жидкости
*	Станки малой мощности										
Сырье углеводо- родное (ТУ 38.00135— 72)	Салаватский HXK	СССР	64—71	2,2	0,79	<^5	185	267	—40	0,13
Dielectric 180	В P Benzin U. Petroleum A G. Hamburg	Agie (Швейца- рия)	62	2,0	0,79	5	174		—36	0,65
Somentor 31	Esso-Standart	—	80	2,64	0,82		218		<—20	
Dielectric 1М-Е	Avie-oil Held Stuttgart	(ФРГ)	82	2,2	0,783	1	230			
Genrex 56	Mobil Oil	Elbomat (ФРГ) .	90	2,7	0,812				—29	
Керосин	—	CERMO-CETIM (Франция)	70—75	>1,7		0,5—3,5				
Petrole		Charmilles (Швейцария)	'	78	2,0		деарома- тизир.				*
Dielectric LEF .	 	VEB, Steremat, German Schlim- me (ГДР)	104	3,5	0,77	деарома- тизир.	230	295	—20	
Nafta kosme- tyczna СЛ	—	(ПНР)	60—65	-	<0,83	деарома- тезир.	>180	250	—10	
4^
СГ>
Продолжение
с Наименование -рабочей жидкости	’	Поставщик	к Станкостроительная фирма (страна) Z	\	Темпера- тура вспышки, °C	v20’ сСт	Р20» г/см8	Содержа- ние аро- матических углеводо- родов, %	Начало кипения, °C	Конец кипения, °C	Температура застывания, °C	Йодное число, г (на 100 г жидкости)
Станки средней и большой мощности
Смесь «Керосин— Масло индуст- риальное-12» (1 •• 1)		(СССР)	61—63	6,0	0,83	22-25 f				
Смесь «Сырье уг- леводородное— трансформа- торное масло», ГОСТ 5.2151— 74 (1 : 1)		(СССР)	83	6,6		11,0	". ".	"  .		
Основа гидро- жидкости ЛЗ-МГ-2 (ТУ 38.3012— 77)	Горьковский НПЗ им. 26 Бакин- ских комисса- ров	(СССР)	87	4,4	—	2,5	230	' 305	—70	
Dielectric 250	ВР AG Hamburg	Agie, Charmilles (Швейцария)	120	6,0	0,80	1	245	—	—6	
ОМ-Е	Avia Stuttgart	Agie .	126	5,5	0,81	1	245	— —		1
EDM — Fluid 71	Chevron Oil AG	Agie, Charmilles (Швейцария)	120	‘6,25	0,83	6	268		—15	1,07
> S. 5585 4	Shell	•	106	5,74	0,8	0,2	244	*	—8	0,03
• Наименование рабочей жидкости ।	Поставщик	/ Станкостроительная фирма (страна) i
Fluxelf	ELF, *75008 Paris 148 bld Hauss- mann	—
Mentor 28 * f	Esso — Standart	Agie, Charmilles (Швейцария)
Ratak FE	Fuchs Mineralol- werk Mannheim	Charmilles
ZET-GE-FU	Zeller & Gmelin D-Eislingen/ Fils	Charmilles
—	\ J	Erodex (США)
Genrex 57 4*	!	Mobil Oil	Elbomat (ФРГ)
Темпера- тура вспышки, °C	^20» сСт •	?20» г/см8	Содержа- ние аро- матических углеводо- родов, %	Начало кипения, °C	Конец кипения, °C	Температура застывания, °C	Йодное число, г (на 100 г жидкости)
134	6,0	0,83	———	260	——-	— 15	
126 .	6,8	0,83	5 Л ч	263	 " 	—20	1,06
115	5,7	0,8	0 >	250	/	—12	0,07
120	6,2	0,8	. 4	275	» /	—20	1,2
120	6,7	0,83	0,88	220	304	1 	—
120	6,6	0,84	деарома-	—	—		—
			тизир»	•			
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДОВ-ИНСТРУМЕНТОВ
ДЛЯ КОПИРОВАЛЬНО-ПРОШИВОЧН РАБОТ
ВИДЫ ВЫПОЛНЯЕМЫХ РАБО
ЭИ при копировально-прошивочных/работах перемещается
прямолинейно, поступательно (наибол частый случай) или по
криволинейной траектории (рис. 18, а./б). Прямолинейное движе-
ние ЭИ используется во всех универсальных копировально-проши-
вочных станках, криволинейное — в/специальных приспособлениях
специализированных станках. /
или
I i
Рис. 18. Схемы электро-
эрозионного прошивания
с объемным копирова-
нием:
1 — прямолинейное переме-
щение ЭИ; б — криволиней-
ное перемещение ЭИ; в —
круговое поступательное
движение ЭИ: 3 — заготов-
ка, S — подача ЭИ
Рис. 19. Схема взаимо-
связи кругового и верти-
кального перемещений
ЭИ движется в ряде случаев орбитально (рис. 18, в), при этом
все его точки совершают в плоскостях, перпендикулярных направ-
лению подачи ЭИ на заготовку, движения по круговым траекто-
риям с одинаковыми радиусами.
Величина радиуса г может быть связана с величиной верти-
кальной подачи z (рис. 19). Такое движение может быть представ-
48
лено вращающимся вокруг вертикальной оси вектором То, горизон-
тальная и вертикальная составляющие которого равны. Все точки
ЭИ при этом совершают движение, как показано на рис. 19.
Иногда радиус г постепенно увеличивают до заданной максималь-
ной величины так, чтобы орбитальные движения в горизонтальных
плоскостях представляли спирали.
Орбитальные движения позволяют в процессе обработки кор-
ректировать размеры обрабатываемой поверхности и вести обра-
ботку на черновых и чистовых режимах одним ЭИ, при этом бла-
годаря улучшению условий эвакуации через периодически увели-
чивающийся зазор эрозионный процесс стабилизируется.
ЭЭО Л объемным копированием занимает до 60—65% от всех
видов ЭЭО.' Производительность процесса достигает 10 000—
12 000 мм3/мин и может быть увеличена за счет повышения мощ-
ности и числа-контуров. Она зависит от обрабатываемого мате-
риала, рабочей жидкости, материала ЭИ, электрического режима,
геометрических характеристик обрабатываемой поверхности (пло-
щадь, форма) и других факторов. При оптимальных сочетаниях
факторов, влияющих на производительность, работая по схеме
прошивания, можно получить скорости углубления ЭИ в заготов-
ку для широкого круга изделий 0,2—1,0 мм/мин, а в отдельных
случаях до 10—12 мм/|мин.
Точность размеров сквозных отверстий на станках нормальной
точности ограничивается погрешностями 0,03—0,05 mim, на преци-
зионных станках 0,01—0,02 мм, полостей — погрешностями 0.03—
0,1; при этом следует иметь в виду, что на точность при объемном
копировании ЭИ большее влияние оказывает точность исполнения
рабочей части ЭИ, допуски на размеры которой должны состав-
лять 30—40% от допуска на изделие.
Шероховатость обработанной поверхности (7?а) на финишных
режимах при обработке полостей у стальных деталей и деталей из
жаропрочных сталей 2—5 мкм, на боковых поверхностях 0,5—
2,0 мкм. При обработке деталей из твердого сплава получают вы-
соту микронеровностей в 1,5—2,0 раза меньшую, чем при обработке
сталей, при существенно меньшей производительности и примерно
на одинаковых режимах.
‘ В результате .теплового воздействия в присутствии рабочей
жидкости приповерхностные слои металла могут в зависимости от
условий обработки и свойств обрабатываемого материала подвер-
гаться изменениям, связанным со сменой агрегатного состояния;
насыщением химическими элементами, выделяющимися при разло-
жении рабочей среды и переносимыми из электрода-инструмента;
с фазовыми превращениями под влиянием нагрева и последующе-
го резкого охлаждения, обуславливающих появление остаточных
напряжений и микротрещин. Эти изменения могут оказывать как
отрицательное, так и положительное влияние на работоспособ-
ность изделий. Между высотой микронеровностей и глубиной из-
49
мененного приповерхностного слоя существует прямая корреляци-
онная связь.	/
Стойкость ЭИ может колебаться в широких пределах в зависи-
мости от его материала, обрабатываемого /материала и режимов
процесса. Наилучшую стойкость получают^ри работе графитовы-
ми и металлическими ЭИ, используя специальную группу малоиз-
носных режимов. При оптимальных условиях обработки сталей
износ ЭИ из графитового материалу составляет на черновых ре-
жимах 0,1—0,3% и на чистовых 0,5/-1,2%, а износ металлических
(медных) ЭИ на черновых режимах — 0,6—1% и чистовых (7?а =
= 1,54-2,5 мкм) — 1,5—4%.	/
Указанные общие характеристики обусловили эффективное
применение ЭЭО в инструментальном и основном производстве
для изготовления следующих изделий: наиболее трудоемких и
сложных по форме, из труднообрабатываемых материалов, малой
жесткости, с недоступными для традиционного инструмента обра-
батываемыми поверхностями и др.
В сфере инструментального производства работает примерно
50—60% оборудования (в основном универсального). Здесь ЭЭО
применяется для образования полостей ковочных и вытяжных
штампов, пресс-форм, литейных форм, высадочного инструмента,
инструмента для горячего прессования металлов, рабочих частей
вырубных твердосплавных и стальных штампов (табл. 3).
Обработка формующих полостей сложной формы у ковочных
штампов хорошо освоена. Успешно обрабатываются ковочные
штампы размерами до 1000 X 600 X 400 мм и более. Для молотовых
штампов с площадью фигуры ручья до 400 см2 с J?a=4 4-5 мкм
ЭЭО позволяет практически исключить трудоемкую слесарную
доводку. После ЭЭО износ штампов происходил более равномерно
по сравнению с износом штампов, полученных слесарно-механиче-
ской обработкой. Поковки достаточно легко извлекались, не тре-
бовалась дополнительная зачистка наплывов металла, обычно
появляющихся в штампах, изготовленных традиционным способом.
Они имеют повышенную стойкость в среднем на 30—40%, а в не-
которых случаях на 100%. Последовательность ЭЭ изготовления
ковочного штампа отличается тем, что ЭЭО полости выполняется
после термообработки. Полости больших размеров до термообра-
ботки обрабатываются на металлорежущих станках для получения
приближенной формы. Затем, после закалки, окончательные раз-
меры получают на ЭЭС. Применяют обычно графитовый ЭИ.
ЭЭО пресс-форм и лилейных форм размерами до 700—800 см2
аналогична обработке ковочных штампов, однако к этим деталям
предъявляются более высокие требования по шероховатости и точ-
ности. Поэтому обычно ЭЭО является предварительной, после нее
следуют доводка и полировка.
Большое распространенйе получила обработка отдельных труд-
нодоступных участков поверхности — узких и криволинейных па-
50
Таблица 3
Виды работ	Модели станков		Эффективность по сравнению с традиционными методами
	СССР	западйо- европей- ских фирм ’	
Обработка сложнопро- фпльных ручьев ковочных штампов	4Б723М; 4Б724М; 4Е723; 4Е724; 4Е723Ф	3; 4	Сокращение трудоемкости до двух раз, уменьшение объема слесарных доводоч- ных работ на 30— 40% и для ряда штампов устране- ние слесарной доводки, экономия материала
Обработка формующих полостей в матрицах и сер- дечников сложных пресс- форм	4Д722В; 4Д722А; 4Д722АФЗ; 4Б723М; 4Б724М; 4Е723Ф; 4Е724	2; 3; 4	Сокращение трудоемкости в два — пять раз. уменьше- ние объема слесарных дово- дочных работ на 30—40%
Обработка формующих полостей сложных литьевых форм	4Б723М; 4Б724М; 4Е723; 4Е724; 4Е723Ф	3; 4	Сокращение трудоемкости на 20—30%, повышение стойкости за счет примене- ния более стойких материа- лов
Обработка матриц и пу- ансонов вытяжных штам- пов	4Е724; 4726	4; спе- циализи- рованные тяжелые станки	Сокращение трудоемкости в 1,5 раза, уменьшение руч- ных пригоночных работ на 40^—50)% ср
Координатная прошивка рабочих фасонных отверстий в матрицах вырубных штам- пов	4Д722В; 4Д722А; 4Д722АФЗ;	2; 3	Сокращение трудоемкости до двух раз
Многоэлектродная про- шивка рабочих фасонных отверстий в матрицах вы- рубных штампов, в том чис- ле ЭИ, соединенными и об- работанными совместно с пуансонами	4Д722В; 4Д722А; 4Д722АФЗ	2	Сокращение трудоемкости в 1,5—3 раза, сокращение или устранение слесарных доводочных работ по обес- печению зазора в штампах, повышение точности
Прошивка отверстий в матрицах пуансонами	4Д722В; 4 Д722А; 4Г721М со специальной оснасткой	1;2 -	Устранение ручных дово- дочных работ по обеспече- нию зазора в штампах, по- вышение точности штампов
* См. табл. 1 и 2 приложений 1, 2.
51
Продолжение
	Модели станков		/ /
Виды работ	СССР	западно- европей- ских / фирм '	/ Эффективность по сравнению / с традиционными методами
Профилирование пуансо- нов по профилю матриц вы- рубных штампов	4Д722В; 4Д722А )	/ А /	Сокращение ручных дово- дочных работ, устранение работ по обеспечению зазо- ров в штампах
Обработка фасонных по- лостей высадочного инстру- мента	4720У; 4Г721М; 4Д722В; 4Д722А; 4Д722АФЗ	0; 1; 2	Снижение трудоемкости в два—'Пять раз
Прошивание фасонных от- верстий в матрицах для прессования	4Г721М; 4Д722А; 4Д722АФЗ	1; 2	Снижение трудоемкости в два раза
Обработка объемных де- талей сложной формы из труднообрабатываемых ма- териалов (лопатки турбин насосов) f	4Г721М; 4Д722В; 4Д722А; 4Д722АФЗ; 4Б723М; 4Е723	1; 2	Сокращение трудоемкости в два — пять раз, сокраще- ние расходов на инструмент и производственных площа- дей
Прошивание сложнопро- фильных отверстий в дета- лях из труднообрабатывае- мых материалов, в том чис- ле легкодеформируемых, ти- па втулок, бандажей и т. п.	4720У; 4Е721М; 4Д722В; 4Д722А; 4Б723М; 4Е723	0; 1; 3	Сокращение трудоемкости в два-три раза, уменьшение расхода режущего инстру- мента
Обработка в труднодо- ступных' для режущего ин- струмента местах, в том числе соединительных кана- лов в корпусах гидронасо- сов и золотниках	4Д722В; 4Д722А; 4Б723М; 4Е723	2; 3 * а	Операции не могут быть выполнены методами меха- нической обработки
Прошивание щелевидных отверстий в закаленных ста- лях и труднообрабатывае- мых материалах	4Д722В; 4Д722А	’	2	Сокращение трудоемкости до трех —пяти раз, созда- ние новых конструкций
Групповая многоэлектрод- ная прошивка большого числа бтверстий (изготовле- ние решеток, сит, деталей теплообменников и т. п.)	4Г721М; 4Д722В; 4Д722А; 4Б723М; 4Е723; 4Е724 и специали- зированное оборудование	1; 2; 3; 4	Снижение трудоемкости в три — десять раз, сокраще- ние расходов на инструмент
52
$
Продолжение
Виды работ	Модели станков		Эффективность по сравнению с традиционными методами
	СССР	западно- европей- ских фирм*	
Изготовление мелкострук- турных сеток электроваку- умных приборов	4720У; 4Г721М; специали- зированное оборудова- ние	0; 1	Возможность создания новых приборов
Изготовление тонких пла- стинчатых деталей (пружи- ны мембраны) при мелко- серийном производстве	4720У; 4Г721М; 4Д722В; 4Д722А	0; 1; 2	Снижение трудоемкости, возможность создания но- вых приборов
Прошивание отверстий малого (менее 0,5 мм) диа- метра	4Г721М со специаль- ными на- ладками, специали- зированное оборудо- вание		Снижение трудоемкости, сокращение расхода инстру- мента, облегчение автомати- зации
Гравирование и клеймение	4720У; 4Г721М и специали- зированное оборудо- вание	’ 0; 1	Повышение качества и снижение трудоемкости
Создание специальной микрогеометрии и свойств поверхностного слоя	4Г721М; 4Б723М; 4Е723; специали- зированное оборудо- вание (МЭ302М)	1; 3 0	Повышение износостой- кости, улучшение эксплуа- тационных свойств и ка- чества
Исправление и усовершен- ствование конструкции за- каленных .деталей, извлече- ние сломанных инструмен- тов И крепежа	4Б611 Универ- сальные капиро- вально- проши- вочные станки		Устранение брака, воз- можность корректирования конструктивных решений
53
зов и т. п. Имеется целый класс пресс-форм, уДоторых на фор-
мующую поверхность для придания лучшего товарного вида прес-
суемым изделиям должен наноситься особый/рисунок типа «шаг-
рень». Для выполнения этой операции используется ЭЭО.
Применяется ЭИ —медный, графитовый или из специальных
материалов, созданных на основе меди. При изготовлении сложных
графитовых ЭИ может с большим эффектом использоваться метод
вихревого копирования по модели, являющейся прямой копией ЭИ
. и изготовляемой из гипса, пластмассы, легко обрабатываемых
металлов. При достаточной точности в качестве модели может
использоваться эталонное изделие. Метод годен и для получения
ЭИ, применяемых при ЭЭО и других фасонных изделий, штампов,
литейных форм и т. п. Базирование и закрепление ЭИ на вихреко-
пироваль'ном и ЭЭС производится с применением одних и тех же
базовых поверхностей, что дозволяет выполнять, не снимая обра-
батываемое изделие с. ЭЭС, промежуточную правку ЭИ, не прибе-
гая затем к дополнительной выверке его положения на станке.
Такая правка устраняет влияние износа ЭИ на точность, занимает
немного времени (10—15 мин). Один вихрекопировальный-станок
может обеспечить графитовыми ЭИ три-пять ЭЭС.
Для пресс-форм с неглубоким сложным профилем формующей
поверхности применяют медные оболочковые ЭИ, изготовляемые
по скорректированным на величину МЭЗ и припуска на доводку
моделям, методом гальваностатического наращивания меди.
В качестве материала моделей применяют типографские сплавы,
нержавеющие стали, безусадочные полимерные материалы. Про-
цесс гальваностатического наращивания меди имеет сравнительно
большую трудоемкость — слой, меди в 2,0—42,5 мм осаждается в.
обычных электролитах за 100—125 ч. Однако он дает возможность
получать сравнительно точные оболочковые электроды с умень-
шенной массой и расходом электродного материала, что представ-
ляется важными факторами при увеличенных размерах обрабаты-
ваемых изделий. ЭЭО оболочковыми медными ЭИ производится
на малоизносных режимах генераторов типа ШГИ.
Для некоторых видов пресс-форм применяют взаимную прира-
ботку взаимосопрягаемых поверхностей, обеспечивающую спари-
вание деталей с минимальными отклонениями.
Технологический процесс изготовления формообразующих по-
верхностей вытяжных штампов включает черновую обработку на
копировально-фрезерном станке, ЭЭО медными оболочковыми
электродами на малоизносных режимах, слесарную обработку
со снятием выступов, появляющихся в месте прокачки рабочей
жидкости через ЭИ, шлифование рабочей поверхности, доводку
штампов на прессах. ЭИ получают гальванопластическим методом
с увеличенной толщиной слоя меди и разделением их на несколько
изолированных друг от друга частей для использования многока-
нальной ЭЭО, уменьшающей тепловую нагрузку на рабочий уча-
сток ЭИ и повышающей качество поверхности. Большие поверхно-
54
сти вытяжных кузовных штампов имеют после ЭЭО шерохова-
тость 5—8 мкм и, как правило, дополнительно обрабатываются с
помощью ручных шлифовальных головок. Эрозированные поверх-
ности штампов для вытяжки внутренних деталей кузовов со сни-
женными требованиями к чистоте поверхности не подвергаются
наработке, так как характерные для ЭЭО лунчатые микронеров-
пости хорошо удерживают смазку и не затрудняют вытяжку.
ЭЭО метод применяется для обработки сложнопрофильных
поверхностей вырубных штампов, в основном с матрицами, имею-
щими размеры до 200—300 мм. Кроме того, этим методом полу-
чают узкие пазы, проймы, сложнопрофильные отверстия в матри-
цах, профилируются рабочие части пуансонов по контуру заранее
обработанной матрицы. При этом облегчается получение взаимно-
го сопряжения матрицы и пуансона без применения ручной при-
гонки.
Применяются координатная прошивка отверстий в матрицах
на координатно-прошивочных ЭЭС, многоэлектродная обработка
собранными в общем электрододержателе ЭИ или ЭИ, скреплен-
ными и обработанными совместно с пуансонами, и самими пуансо-
нами, эрозированная часть которых после ЭЭО отрезается.
Процесс ЭЭ прошивки отверстий в матрицах ЭИ, скрепленными
с пуансонами, включает наклейку или напайку заготовок элек-
тродного материала на торцы пуансонов, обработку пуансонов в
размер совместно с ЭИ, монтаж пуансонов в пуансон од ержатель
и обработку рабочих окон в матрицах. При этом все отклонения
в размерах рабочей части пуансонов переносятся на матрицу.
Необходимый зазор между матрицей и пуансоном получают за
счет подбора электрических режимов, эквидистантного занижения
размеров ЭИ относительно размеров пуансонов во время их сов-
местной обработки или химического травления, сообщения ЭИ
орбитальных движений, предназначенных при больших рабочих
зазорах для увеличения размеров матриц. Под ЭЭО оставляют
припуск величиной до 0,5 мм. Используя этот процесс, можно об-
рабатывать штампы с рабочими зазорами от 0,03 мм до десятых
долей миллиметра.
Обработка рабочих окон матрицы пуансонами позволяет изго-
товить штампы с рабочими зазорами до 0,03 мм. Вследствие низ-
кой производительности обработки стали сталью при высоких
требованиях к качеству обработанной поверхности этот метод
нашел применение при изготовлении малых по размерам штампов
с большой повторяемостью, с пуансонами малого сечения, где
возможна многоконтурная и многопозиционная обработка, позво-
ляющая снизить трудоемкость при заданном качестве поверхно-
сти.
Высокоточные штампы с малыми зазорами (до 0,01 мм) полу-
чают, профилируя на прошивочном станке пуансоны с помощью
ЭИ, вырезанных на проволочных ЭЭС по профилю матрицы, при-
55
меняя одну и ту же скорректированную программу или систему
копиров.
В основном производстве используется около 35—40% парка
ЭЭС, причем их область применения по мере увеличения потреб-
ления сплавов с повышенными физико-механическими свойствами
и совершенствования конструкций машин и аппаратов будет рас-
ширяться.
Можно отметить ряд работ, выполняемых методом ЭЭО (см.
табл. 3) с высокой эффективностью. К ним относится обработка
сложных объемных полостей и отверстий с криволинейным конту-
ром у деталей из жаропрочных и тугоплавких сплавов. Объемные
полости (межлопаточные каналы) обрабатываются у рабочих ко-
лес турбин и компрессоров и т. п., изготовляемых из дисковых
заготовок ЭИ из графита или меди, а также из материалов на
основе меди с повышенными эрозионными свойствами. Медные
ЭИ применяют при профилировании узких межлопаточных каналов.
При этом используют малоизносные режимы генераторов типа
ШГИ. На одно изделие затрачиваются один-два графитовых или
три-четыре медных ЭИ.
Значительное распространение получила обработка точных
фасонных отверстий деталей типа втулок или бандажей. Здесь,
применяя ЭИ из меди или материалов на ее основе, на малоизнос-
ных режимах прошивают отверстия с точностью до 0,01—0,02 мм.
Обработка традиционными методами таких отверстий связана с
использованием высококвалифицированного ручного труда и мало-
эффективна.
ЭЭО позволила успешно обрабатывать соединительные кана-
лы ряда деталей гидронасосов, золотников и т. п., расположенных
в труднодоступных для режущего инструмента местах. Конструк-
ции этих деталей при обработке традиционными методами должны
выполняться разъемными с целью обеспечения доступа к месту
обработки, Это усложняет конструкцию, во многих случаях ухуд-
шает надежность и эксплуатационные свойства изделий. Обраба-
тывать соединительные каналы можно в деталях из черных и цвет-
ных металлов. При этом применяется специальный электрододер-
жатель, обеспечивающий доступ к месту обработки ЭИ из графи-
та или меди. Экономический эффект в данном случае достигается
за счет, снижения трудоемкости, экономии материала, уменьшения
массы аппаратуры и улучшения ее работоспособности.
Медными или на основе меди ЭИ прошивают щелевидные
отверстия шириной от 0,15 мм, фрезерование которых или штам-
повка обычными методами затруднены или невозможны. Щели
шириной 0,15—0,30 мм прошиваются на глубину до 3—5 мм, ши-
риной 1,5—3,0 мм — до 100—120 мм. Прошиванием щелевидных
отверстий, расположенных под различными углами друг к~ другу,
образуются сложноконтурные элементы, получить которые други-
ми методами не представляется возможным.
56
Таблица 4
Вид обрабатываемой
поверхности
Характери-
стика изделия
или обраба-
тываемой по-
верхности
Вид обрабатываемой
поверхности
Характери-
стика изделия
или обраба-
тываемой по-
верхности
Глухие полости
сложной объемной формы
Кузнеч-
ные штам-
пы боль-
ших разме-
ров: допуск
на размер
±0,2 мм;
шерохова-
тость по-
верхности
/?а=6 МКМ.
Использу-
ется мно-
гоканаль-
ный элект-
род
Полости
матрицы в
виде шес-
тиугольной
усеченной
пирамиды:
угол накло-
на 5°; вы-
сота 30 мм;
допуск на
размер
±0,1 мм;
шерохова-
тость по-
верхности
7?а =6 мкм
Форма
для отлив-
ки стекла:
допуск на
размер
±0,3 мм;
шерохова-
тость по-
верхности
Ра=2 мкм;
глубина
полости
60 мм
Полости
для отлив-
ки пласт-
масс. Эф-
фективно
используют-
ся набор
электродов
или много-
канальный
электрод
Пресс-
формы для -
конической
шестерни:
допуск на
размер'—
±0,02 мм;
шерохова-
тость по-
верхности
/?а = 1,5 мкм,
деталь об-
рабатывает-
ся начерно
обычным
способом
с предва-
рительным
сверлением
отверстия
в форме
конуса
Полость
соедини-
тельной
детали,
имеющей
в сечении
равносто-
ронний тре-
угольник
со стороной
57
Вид обрабатываемой
поверхности
Характери-
стика изделия
или обраба-
тываемой по-
верхности
30 мм: глу-
бина 40 мм;
допуск на
размер
±0,1 мм;
шерохова-
тость по-
верхности
= 3 мкм
Вид обрабатываемой
поверхности
Продолжение
--------з—
Характери-
стика изделия
или обраба-
тываемой по-
верхности
станках
с ЧПУ по
контуру
или мето-
дом галь-
ванопла-
стики
Пуансон
ковочного
штампа:
допуск на
размер
±0,1 мм;
шерохова-
тость по-
верхности
7?а—5 мкм
Пуансон
небольших
размеров
для отлив-
ки пласт-
масс: до-
пуск на
размер ,
±0,02 мм;
шерохова- \
тость по-
верхности
/?а ==2 МКМ
Электроды
(медные)
изготовля-
ются штам-
повкой
Рельеф-
ные пуан-
соны вы-
тяжного
штампа
больших
размеров
(например,
1X1 м).
Электроды
изготовля-
ются на
Часть'
фаски, об-
работка ко-
торой обыч-
ным спосо-
бом затруд-
нена: до-
пуск на
размер
±0,01 мм;
шерохова-
тость по-
верхности
=5 мкм
Выемки
на деталях,
изготовляе-
мых неболь-
шими се-
риями: до-
пуск на
размер
±0,05 мм;
шерохова-
тость по-
верхности
7?а =3 мкм
Сквозные фасонные полости
Наклон-
ные плоско-
сти окна
матрицы
обрабаты-
ваются
с помощью
электрода
для чисто-
вой обра-
ботки приз-
матических
элементов
58
Продолжение
Вид обрабатываемой
поверхно сти
Характери-
стика изделия
или обраба-
тываемой по-
верхности
Вид обрабатываемой
поверхности
Характери-
стика изделия
или обраба-
тываемой по-
верхности
на различ-
ных режи-
мах, обес-
печивающих
постепенное
уменьше-
ние рабочих
зазоров
Конусная
прорезь:
щель ши-
риной 1 мм;
высота де-
тали 30 мм;
длина дета-
ли 100 мм;
е=5 мм;
допуск на
размер
±0,1 мм;
шерохова-
тость по-
верхности
/?а =3 мкм
Кониче-
ская по-
лость:
di —10 мм;
d2—2 мм; .
высота
конуса
40 мм; до-
пуск на
размер
±0,1 мм;
максималь-
ная шеро-
ховатость
поверхно-
сти /?а=
— 1 мкм
Сквозные цилиндрические отверстия
Обработ-
ка отвер-
стия в мат-
рице вы-
рубного
штампа,
в котором
повышено
отношение
сечения
к глубине:
допуск на
размер
±0,01 мм,
шерохова-
тость по-
верхности
₽а=1 мкм.
Перед ЭЭО
в детали
предвари-
тельно про-
сверлива-
ется от-
верстия
Прямо-
угольные
отверстия
15Х10 мм:
допуск на
размер
±0,01 мм;
шерохова-
тость по-
верхности
/?а=1,5 мкм.
59
Продолжение
Вид обрабатываемой
поверхности
Характери-
стика изделия
или обраба-
тываемой по-
верхности
Вид обрабатываемой
поверхности
Характери-
стика изделия
или обраба-
тываемой по-
верхности
Наружные цилиндрические поверхности
Пуансон
вырубного
инструмен-
та: точ-
ность —
±0,05 мм;
шерохова-
тость по-
верхности г
/?а— 1,5 мкм.
Обработка
производит-
ся с по-
мощью
контр-
электрода
Электро-
ды (в том
числе мед-
ные), труд-
но обраба-
тываемые
обычными
способами
Пазы и крупные отверстия
Пробы
из мате-
риалов,
трудно об-
рабатывае-
мых обыч-
ными спо-
собами.
Осуществ-
ляется вы-
резание не-
большими
сериями
Отверстия
для взятия
образцов
из мате-
риалов, не
поддаю-
щихся об-
работке
обычными
способами.
Вырезание
осуществ-
ляется пус-
тотелым
электродом
Призма-
тическая
прорезь
L-образной
формы
с неболь-
шим сече-
нием (2 мм)
высотой до
50 мм: до-
пуск на
размер •
± 0,02 мм;
шерохова-
тость по-
верхности
7?а =5 мкм.
Необходи-
мо исполь-
зовать не-
сколько
затылован-
ных элект-
родов.
В детали
перед ЭЭО
предвари-
тельно про-
сверлива-
ются отвер-
стия
60
Продолжение
Вид обрабатываемой
поверхности
Характери-
стика изделия
или обраба-
тываемой по-
верхности
Вид обрабатываемой
поверхности
Характери-
стика изделия
или обраба-
тываемой по-
верхности
Отверстие
диамет-
ром 1 и
глубиной
100 мм в
детали из
обработан-
ной стали:
допуск на
размер
±0,1 мм;
шерохова-
тость
поверхно-
сти: /?а=
= 3 мкм.
Электрод
для про-
шивания
представ-
ляет собой
трубку из
медно-воль-
фрамового
сплава пли
меди, через
которую
нагнетается
диэлектрик
Отверстия
диаметром
0,06 и глу-
биной
0,6 мм. При
прошива-
нии исполь-
зуются ко-
роткие и
прочные
электроды
из воль-
фрама. Об-
работка
щели ши-
риной 0,2
и длиной
80 мм на
глубину
0,6 мм
тонкой гра-
фитовой
пластиной
Группа
прямоуголь-
ных проре-
зей сече-
нием 1,5 X
Х4 мм,
глубина
5 мм. Об-
работка
осуществ-
ляется не-
сколькими
электро-
дами
Полости ♦
в пресс-
форме:
уклон 3°;
глубина
70 мм;
е=1,5 мм,
шерохова-
тость по-
верхности
Яа =2 мкм.
Обработ-
ка рабочих
полостей
штампов
небольшой
глубины.
Шерохова-
тость по-
верхности
должна
быть не ни-
же 1 мкм.
Электроды
изготовля-
ются мето-
дом штам-
повки или
гальвано-
пластики
61
Продолжение
Вид обрабатываемой
поверхности
Характери-
стика изделия
или обраба-
тываемой-по-
верхности -
Вид обрабатываемой
поверхности
Характери-
стика изделия
или обраба-
тываемой по-
верхности
Паз раз-
мером ’/sorr,
е = 5 мм,
дно пред-
ставляет
собой на-
клонную
плоскость
эликоидаль-
ной формы:
точность
обработки
±0,02 мм;
шерохова-
тость по-
верхности
7?а =2 мкм
Нанесение гравюры
Шерохо-
ватость по-
верхности
гравюры
1 мкм.
Электроды
получают
штампов-
кой или
гальвано-
пластикой
Обработка с наложением
дополнительных движений
Создание
дефектов
на образ-
цах дета-
лей для ис-
пытаний:
глухие от-
верстия
глубиной
150 мм;
надрезы
толщиной
0,2 и глу-
биной 1 мм
Надрезы
толщиной
1,5 мм
в конце
цилиндри-
ческих де-
талей. При
серийной
обработке
использу-
ют несколь-
ко электро-
дов
Нареза-
ние внут-
ренней
резьбы.
Электрод
с резьбой
устанавли-
вается на
резьбона-
резном уст-
ройстве,
которое
может при-
водиться
в движение
вручную
или от сер-
вопривода
Образо-
вание коль-
цеобразной
полости с
помощью
перемеще-
ния ползу-
на и рееч-
ной систе-
мы
Продолжение
Вид обрабатываемой поверхности 1	Характери- стика изделия или обраба- тываемой по- верхности	Вид обрабатываемой поверхности	Характери- стика изделия обрабаты- ваемой по- верхности
Обработ-
ка круглых
глухих по-
лостей В'
поворотном
шпинделе
центриру-
ется по от-
ношению
к оси во-
лости) и
расточной
головки
(движение
по орбите)
Обработ-
ка кругло-
го отвер-
стия: с по-
мощью по-
воротного
шпинделя
(электрода)
Винтооб-
разные
шлицы,
Электродо-
держатель
свободно
вращается
' Все шире используется -групповая прошивка отверстий набора-
ми электродов. Таким способом прошивают до 8000—10 000 от-
верстий одновременно в деталях фильтров и теплообменников;
изготовляют сита из нержавеющей стали. Несмотря на то, что
заменяемая операция (сверление) проста, выигрыш достигается
благодаря возможности подвести достаточно большую мощность
при одновременной обработке многих отверстий. Например, 2000
отверстий диаметром 0,8 мм в листе из нержавеющей стали тол-
щиной 1,5 мм прошивают за 25 мин. Операция может выполняться
на универсальных станках со специальными наладками или на
специализированном оборудовании. Метод ЭЭО (прошивки) позво-
лил -создать сетки с квадратными и прямоугольными отверстиями
и перемычками между отверстиями от нескольких сотых до деся-
тых долей миллиметра. ЭИ для обработки этих -сеток изготовляют
на электроэрозионных вырезных станках, прорезая пазы на торце
стержня-электрода, которые впоследствие формируют перемычки.
Электроэрозионным методом обработки изготовляют небольшие
партии мембран и пластинчатых пружин из стали и берилиевой
бронзы, имеющих пазы, в том числе фасонные и кольцевые преры-
вистые. Пазы прошивают пакетами ЭИ из графита или меди на
режимах, обеспечивающих заданное качество поверхности.
63
При сверлении отверстий малого диаметра (до 0,5 мм) часто
ломается инструмент, в особенности при изготовлении деталей из
труднообрабатываемых металлов. ЭЭО (позволяет эффективно
обработать малые (диаметром до нескольких сотых долей милли-
метра) отверстия практически в любых сталях и многих трудно-
обрабатываемых сплавах. Отверстие диаметром 0,04 мм может
быть прошито на глубину 0,6—0,7 мм. При этом используются
специальные устройства для подачи и направления ЭИ — вольф-
рамовой проволоки. ЭЭО таких отверстий может проводиться на
универсальных станках со специальными наладками или на спе-
циализированном оборудовании.
Электроэрозионным методом обработки можно получить гра-
вюры и клейма с улучшенным, видом и повышенной глубиной
рельефа. Конкурирующим методом является электрохимическое
клеймение, более производительное и отличающееся, повышенной
стойкостью инструмента. По сравнению с этим -методом электро-
эрозионное клеймение дает возможность получить более глубокие
й четкие знаки. Гравюры, полученные этим методом, отличаются
специфической для этого метода декоративной поверхностью. При-
меняя ЭЭО, можно получать значки и медали малой тиражности
с оригинальной отделкой.
Специфическая для ЭЭО шероховатость поверхности и припо-
верхностный измененный слой могут быть использованы для полу-
чения нового качества изделий. Примером служат мукомольные
валки, с приповерхностным эродированным слоем. Два взаимодей-
ствующих в мукомольной машине валка прирабатываются друг
по другу на специализированном ЭЭС. В результате образуется
заданная, свойственная только электроэрозиоиному процессу ше-
роховатость, способствующая улучшению размалывающих свойств
валков. Эффект, получаемый при использовании таких валков,
состоит в увеличении выхода высших сортов муки и повышении
стойкости самих валков.
ЭЭО получила широкое применение в опытном производстве
при внесении изменений в прошедшие весь цикл обработки и за-
каленные до высокой твердости детали.
ЭЭО является незаменимым средством для извлечения сломан-
ных инструментов и крепежа из различного типа изделий, включая
крупногабаритные корпусные детали. На этой операции практиче-
ски используют почти все модели -станков, а при крупносерийно|М
или массовом производстве или больших габаритах изделий спе-
циализированные для этой операции станки.
Примеры операций, выполняемых на копировально-прошивоч-
ных станках, приведены в табл. 4.
НОМЕНКЛАТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
Электроэрозионные копировально-прошивочные станки можно
классифицировать по площади рабочей поверхности рабочего сто-
64
Таблица 5
Условный индекс станка ( модель)	Площадь рабочей поверхности стола, м2	Средний рабо- чий ток, А	Тип фильтра
0	Менее 0,05	10—40	Бумажный
1	0,05—0,10	12—50	
2	0,1—0,2	25—100	Бумажный или порош- ковый
3	0,2—0,5	80—400	Порошковый (намыв-
4	0,5—1,0	- 80—500	ной)
ла. Наиболе часто используются универсальные станки моделей
О—4 (табл. 5).
Для извлечения сломанных инструментов часто используются
специализированные станки, в том числе для обработки деталей
больших размеров. Специально сконструированные генераторы
рассчитаны на получение рабочего тока до LOGO А, причем исполь-
зуется расчленение токоподвода на восемь каналов и более. Узлы
фильтрации и хранения рабочей среды приспосабливают к виду
выполняемых работ. Станины наиболее крупных станков имеют
П-образную форму. Для облегчения процесса установки обраба-
тываемых деталей стол может монтироваться на рельсах, что дает
возможность полностью его выдвинуть из станка.
Технические характеристики универсальных ЭЭС, используемых
для выполнения перечисленных в табл. 3 работ, даны в приложе-
нии I. Последняя цифра в обозначении станков производства
СССР соответствует условному индексу станка вышеуказанного
ряда. Показатели производительности даны для обработки угле-
родистой стали у станков производства СССР при работе элек-
тродами из меди (эталонный материал), у станков зарубежных
фирм — из графита.
Дополнительные приспособления увеличивают технологические
возможности ЭЭС, облегчают установку деталей и электродов,
позволяют выполнить специальные виды обработки и улучшают
условия циркуляции диэлектрика между ЭИ и деталью.
Для повышения точности взаимного расположения обрабаты-
ваемой детали и ЭИ и осуществления ряда работ, отличных от
обработки прямым копированием формы ЭИ на заготовке, универ-
сальные копировально-прошивочные станки комплектуются микро-
скопами, zвращающимися шпинделями, устройствами для нареза-
ния внутренней- резьбы, устройствами резки проволочным электро-
дом, расточными головками.
3-2962
65
Микроскоп с увеличением Х40 дает возможность более точно
установить деталь по отношению к электроду; ось последнего в
микроскопе должна «совпадать с осью шпинделя.
Вращающиеся шпиндели применяются для прошивки точных
цилиндрических отверстий. Они могут быть изготовлены в виде
отдельных приспособлений или встроены в головку станка. Частота
вращения обычно регулируется.
Устройства для нарезания резьбы электроэрозионным способом
имеют несколько модификаций, позволяющих комбинировать по-
ступательное и вращательное движения. Наиболее часто исполь-
зуют устройство для нарезания внутренней резьбы, управляемое от
следящей системы, в котором вертикальное перемещение шпинделя
станка преобразуется парой винт-гайка в винтовое. Если во время
обработки происходит замыкание электродов, то ЭИ автомати-
' чески отводится'от электрода-заготовки.
<- С помощью устройства для резки проволочным электродом
можно резать очень твердые и хрупкие материалы или делать
очень узкие прорези. Проволочные электроды диаметром 0,05—
0,3 м*м изготовляются в основном из меди и латуни.
Орбитальная головка, устанавливаемая на шпинделе станка,
позволяет придать электроду орбитальное движение.
Для улучшения циркуляции рабочей жидкости в зазоре между
ЭИ и обрабатываемой деталью методом нагнетения или отсоса
иногда применяются прикрепляемые к шпинделю или устанавли-
ваемые на столе накладные ванны.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОДОВ-ИНСТРУМЕНТОВ
Электрод-инструмент для копировально-прошивочных операций
состоит из формообразующей (рабочей) части и вспомогательной,
\ необходимой для фиксации положения и крепления ЭИ в стайке.
Рабочая часть ЭИ изготовляется из эрозионностойкого мате-
риала (медь, специальный графитовый материал, вольфрам, ла-
тунь и др.). Вспомогательная часть может быть выполнена из
того же материала, что й рабочая часть, или из любых других
> токопроводящих материалов (углеродистые конструкционные
стали).
Конструкция и материал рабочей части ЭИ определяются спе-
цификой выполняемой операции, видом удаляемого припуска, спо-
4 собой принудительной циркуляции рабочей среды.
Все перечисленное представляет собой признаки, характери-
зующие ЭИ. Эти признаки можно разбить на семь групп (табл. 6).
Для удобства отбора признаков при анализе или разработке но-
вого вида ЭИ введена их цифровая индексация.
Группа I. Специфические операции, выполняемые ЭЭО. К при-
знаку по коду 0 относятся обработка объемных фасонных поверх-
ностей, например у ковочных и гибочных штампов, пресс-форм,
66
Таблица 6
Эскиз
<я с е	* Признак	Характеристика признака	
			о
			
Обработка
фасонных по-
лостей и на-
ружных фа-
сонных поверх-
ностей
Обработка
глубоких фа-
сонных отвер-
стий, пазов,
канавок, клей-
мение и гра-
вирование
Обработка
сквозных от-
верстий, пазов
с вертикаль-
ными стенками
Операция
Прошивание
щелей, глубо-
ких отверстий
Обработка
наружных по-
верхностей
(пуансоны
к вырубным
штампам)
Обработка
отверстий ма-
лого диамет-
ра, решеток,
сеток и сит
67
Продолжение
Эскиз
Группа 1	Признак	Характеристика признака	Код
I		Обработка соединитель- ных каналов	« 6
		Исправление закаленных . деталей, из- влечение сло- манного инст- румента и де- талей крепле- ния	7
II	Припуск, удаленный при обра- ботке	по сплошно- му металлу	0
		по предва- рительно спро- филированным отверстию или поверхности	1 Г
III	Площадь обрабаты- ваемой по- верхности	Менее 0,5 м2	0
		! Свыше 0,5 м2	1
IV	Конст- рукция ЭИ	Фасонные сплошные	0
		Фасонные полые	1
		Фасонные плоские	2
68
Продолжение
Группа
Признак
Характеристика
признака
IV Конструк-
ция ЭИ
Стержневые	3
Стержневые ступенчатые к.	4
Стержневые Т-образные 4	5
Стержневые с занижением размеров от рабочего тор- ца к хвосто- вой части	6
Стержневые трубчатые	7
Проволочные	8
Щеточные ч	9
'uuuuwuu'
69
Продолжение
I Группа	Признак	Характеристика признака	Код	Эскиз
^Материал
рабочей
части ЭИ
Медь с при-	1	*
садкой 3%		
нитрида бора	с	ч.
Меднографи-	2	—
товые компо-		
зиции		* »
Медноволь-	3	
фрамовые		
композиции		
Вольфрам	4	
Молибден	5	1	—
Графитовые	6	——
материалы		
Латунь	7	—•
Алюминий	8	•
VI
Способ
принуди-
тельной
циркуля-
ции рабо-
чей среды
Прокачка,
отсос или со-
четание отсоса
с прокачкой
через ЭИ
70
Продолжение
Эскиз
Группа
> Признак	Характеристика признака	Код
Способ
принуди-
тельной
циркуляции.,
рабочей
среды
Прокачка
или отсос че-
рез специаль-
ную подстав-
ку, отсутствие
принудитель-
ной циркуля-
ции среды
VII
Метод изготовле- ния детали	Удаление излишнего ме- талла с заго- -ТОВКИ	0
	Объемное деформирова- ~ ние заготовки	f 1
	Осаждение Электродного материала на модель	2
Комбиниро-
ванный
форм для литья, деталей основного производства, таких, как ко-
леса газовых турбин и компрессоров, и т. п.
К признаку по коду 1 относятся операции прошцвки глухих
фасонных отверстий, пазов и канавок, а к признаку по коду 2 —
сквозных отверстий и пазов, окон в матрицах вырубных штампов,
волоках, высадочном инструменте. К признаку по коду 3 относится
прошивание глубоких отверстий и щелей различной формы в дрос-
селях, лопатках, цангах, волноводах и других деталях. Операции,
относящиеся к признакам по кодам 4—7, см. в табл. 5.
Группа II. Припуск, удаляемый при обработке и накладываю-
щий требования на конструкцию ЭИ. Например, при обработке
предварительно спрофилированной фасонной полости целесообраз-
но использование полых электродов. Для обработки по сплошному
металлу в большинстве случаев требуются цельные электроды.
Группа III. Площадь* обрабатываемой поверхности. При пло-
щадях до 0,5 м2 ЭИ может быть как сплошной, так и полый. При
обработке же поверхностей площадью свыше 0,5 м2 необходимы
только полые электроды-инструменты, так как сплошной ЭИ даже
из графита оказывается тяжелым.
Группа IV. Конструкции ЭИ. Среди приведенного многообразия
конструкций можно выделить два типа: фасонные объемные и
стержневые.
Рабочая часть фасонных ЭИ является обратной копией изделия
с размерами, измененными в соответствии со спецификой об-
работки. •
Длину рабочей части стержневого ЭИ увеличивают по сравне-
нию с длиной прошиваемого отверстия в 1,5—3 раза (в целях
«калибровки» прошитого сквозного отверстия или повторного ис-
пользования ЭИ).
Если позволяют конструкции детали и рабочее пространство
станка, применяют ЭИ ступенчатой формы (код 4), имеющие две-
три ступени. Каждая ступень таких электродов работает на своем
режиме, что позволяет сократить трудоемкость обработки. При
обработке глубоких отверстий и жестком допуске на прямолиней-
ность образующих используются Т-образные электроды (код 5)
или с занижением размеров от рабочего торца назад (код 6).
Трубчатые электроды (код 7) применяются в целях максимально-
го повышения производительности процесса при низких требова-
ниях к точности обработки.
Для обработки отверстий диаметром 0,02—0,50 мм используют-
ся электроды из проволоки, а для обработки большого количества
малых отверстий — щеточные электроды, представляющие собой
набор проволочек или стержней, стоящих друг от друга на рас-
стоянии не менее одного диаметра. Нерабочие концы проволочек
или стержней заливаются сплавом с пониженной температурой
плавления, например припоями ПОС-40, ПОС-60 и др.
72
Группа V. Материал рабочей части ЭИ. При выборе материала
учитываются его стоимость, возможность изготовления ЭИ требуе-
мой формы и размеров и стабильность эрозионного процесса.
Группа VI. Способ принудительной циркуляции рабочей среды.
Наибольшее распространение получили прокачка и отсос рабочей
среды через ЭИ (код 0).
Отсос рабочей среды используют для уменьшения конусности
прошиваемых отверстий и улучшения условий эвакуации продук-
тов эрозии из МЭП при обработке крупных фасонных полостей.
Отверстия для отсоса в последнем случае располагают между
двумя смежными отверстиями для прокачки.
При обработке сквозных отверстий, особенно при использова-
нии ступенчатых электродов, наиболее целесообразно осуществлять
прокачку или отсос рабочей среды не через ЭИ, а через специаль-
ную подставку (код 1). Аналогичную конструкцию имеют ЭИ при
обработке без принудительной циркуляции рабочей среды, напри-
мер при прошивании малых отверстий, узких щелей, мелких пазов
и т. п., когда принудительная циркуляция рабочей среды затруд-
нена конфигурацией детали.
При принудительной циркуляции рабочей среды и без нее на
ЭИ в целях интенсификации процесса могут накладываться движе-
ния вибрации, релаксации или вибрации с релаксацией. В период
релаксации ЭИ целесообразно проводить интенсивную промывку
' МЭП (импульсная прокачка).
Группа VII. Методы изготовления детали. Как правило, мето-
ды изготовления согласно кодов 1 и 2 используются в сочетании
(код 3). Например, фасонная рабочая часть изготовляется мето-
дами согласно кодам 1 и 2, а присоединительные части упрощен-
ной формы — с помощью методов по коду 0. При этом виды
обработки по каждому из методов могут быть различны.
Совокупность признаков, характеризующих ЭИ, можно запи-
сать в кодированной форме. При этом признаки располагаются
в соответствии с порядковым номером своих групп. Например,
запись ЭИ 0101001 означает: электрод-инструмент для обработки
фасонной полости (признак 0 группы I), предварительно спрофи-
лированной (признак 1 группы II), площадью до 0,5 м2 (признак
0 группы III), полый (признак 1 группы IV), медный (признак 0
группы V), с принудительной циркуляцией рабочей среды через
ЭИ (признак 0 группы VI), обрабатываемый методом объемного
деформирования (признак 1 группы VII).
В табл.- 7 приведены характерные виды ЭИ для выполнения
различных операций ЭЭО.
73
Таблица 7
Код операции '	Операция	Конструкция ЭИ	Код				
			материала рабо- чей части ЭИ	способа прину- дительной цир- куляции рабочей среды	припуска	площади	X метода изготов- ления рабочей части ЭИ '
О
Обработка фа-
сонных полостей
и наружных фа-
сонных поверх-
ностей
Обработка глу-
хих фасонных от-
верстий, t пазов,
канавок, клейме-
ние и гравирова-
ние
Обработка
сквозных отвер-
стий, пазов с
вертикальными
стенками
।
4
i
4
i
i
1
74
t
Продолжение
Код операции , «	Операция 1	Конструкция ЭИ /					Код				
							материала ра- бочей части ЭИ	способа прину- дительной цир- куляции рабочей среды	припуска	площади	метода изготов- ления рабочей части ЭИ
	*		- LL		— .		0; 1; 2; 6; 7; 8 )	0; 1	0; 1	0 а	0; 1
				Т“							
					1Ж						
		»•									
3	Прошивание щелей, глубоких отверстий		/Z1				0; 1; 2; 4; 5; 6	0; 1	0	0	0
											
				_	1			0;_1; 2; 4; 5; 6	0; 1	0	0	0 «
											
Обработка по-
верхностей типа
пуансонов к вы-
рубным штампам
5
0; 1;
2; 3
Обработка от-
верстий малого
диаметра, реше-
ток, сеток и сит
0
75
Продолжение
Код операции	• Операции	Конструкция ЭИ	Код				
			материала рабо- чей части ЭИ	способа прину- дительной цир- куляции рабочей среды	припуска	площади	метода изготов- ления рабочей части ЭИ
	*		9; 4; 5; 7	1	0	0	0; 1
		1					
6
Обработка сое-
динительных ка-
налов
Исправление
закаленных дета-
лей, извлечение
сломанного инст-
румента и дета-
лей крепления
7
МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОДОВ-ИНСТРУМЕНТОВ
Электродные материалы и технологические
характеристики ЭЭО.
Перечень материалов, используемых для изготовления ЭИ
электроэрозионных копировально-прошивочных с/анков, приведен
в табл. 8.
Из числа широко применяемых и опробованных промышлен-
ностью материалов выбираются эталонные (базовые) для опреде-
ленной области использования. В качестве эталонных приняты
следующие электродные материалы: при обработке сталей и жаро-
прочных сплавов — графитовые ЭЭПГ или МПГ-7 (СССР) и
ELLOR (Франция) при шероховатости получаемых поверхностей
7^а>10 мкм, медь марок Ml, М2 (СССР) и медь электролитиче-
ская (Франция) по стандарту А-53-100 при шероховатости полу-
чаемой поверхности Ra<10 мкм; при обработке твердых сплавов,
тугоплавких металлов, сплавов и соединений — композицонные
* *
76
Таблица 8
Класс материала	Марка или условное обозначение материала	Состав, мае. % (основные компоненты)	i Область применения
Металлы и сплавы <• »	Медь Ml и М2 (СССР)	Си 99,9; примеси 0,1	Все виды обра- ботки сталей и жа- ропрочных сплавов на никелевой и ко- бальтовой основе
	Модель Cu/ai и Cu/a2 (Франция)		
	г Сплавы на основе цинка (Франция): Zama КЗ (Z-A4G)	А1 3,9—4,3; Си <0,1; Mg 0,03—0,06; Zn — остальное	Черновая обра- ботка сталей и жа- ропрочных сплавов
	Zama Кб (Z-A4UIG)	Al 3,9—4,3; Си 0,75—1,25; Mg 0,03—0,06; Zn остальное	
	Латунь ЛС59-1В - (СССР)	Си- 57—61; Pb 0,8—1,9	Ограниченное при- менение при про- шивке отверстий в сталях, жаропроч- ных и твердых спла- вах
	Алюминиевый сплав Д1 (СССР)	Al 94,3; Си 4,3;' Мп 0,6; Mg 0,6	Черновая обра- ботка сталей и жа- ропрочных сталей
	Вольфрам ВРН (СССР)	W-100	Прошивание от- верстий диаметром <1 мм в сталях
	Молибден МРН (СССР)	Мо~ 100	Прошивание от- верстий (d<l мм) в жаропрочных и твердых сплавах
Компози- ционные материалы на основе металлов	Медь ЭНИМС (МЭ) (СССР)	Пористая медь 1	Все виды обработ- ки сталей и жаро- прочных сплавов, черновая обработка твердых сплавов, прошивание сквоз- ных отверстий в твердых сплавах
77
Продолжение
Класс материала	Марка или условное обозначение материала	Состав, мае. % (основные компоненты)	Область применения
•	МНБ-3 (СССР)	Си 97; BN 3	Обработка твер- дых сплавов, титана, тугоплавких метал- лов и сплавов
	Эльконайт (СССР)	W 90 Си 10	Ограниченное при- менение при обра*- ботке твердых и ту- гоплавких сплавов
	КМК-Б21 (МВ70) (СССР)		
	• Материалы воль- фрам — медь (Франция)	W 90—50; Си 10—50	
Графито- вые мате- риалы (Франция): средней зернистости	•		Черновая обработ- ка сталей и твердых сплавов '
мелкозер- нистые	Графит		Все виды Обработ- ки сталей и проч- ных сплавов
очень мел- козернис- тые			Обработка изде- лий с повышенной точностью. Изготов- ление ЭИ сложных форм с тонкими стенками
Графито- вые мате- риалы	ЭЭПГ (СССР)	С 100 i	Все виды обработ- ки сталей и жаро- прочных сплавов
	МПГ-7 (СССР)		
			Расширяющееся применение при об- работке деталей и жаропрочных спла- вов. Изготовление ЭИ сложных форм с тонкими стенками
78
Таблица 9
Длитель- ность импульса мкс	Скваж- ность q	Амплитуд- ное значение тока /т , А	Часто- та f, кГц	Рабочий ток ^ср» &	Производи- тельность • М, мм8/мин	Шерохо- ватость Ra , мкм	Износ элект- рода Y» %	Площадь обработки, F, мМ2
—		112,0		70	470	28	20	3000
666		75,0	1	50	310	25	20	2000
		37,0		22	ГЗО	21	16	1000
		18,6		12	70	16	12	500
		112	*	70	500	21	30	3000
222	1,5	93	3	50	320	17	25	2000
		55		22	140	14	21.	1000
		•37		12	70	11	18	500
__ 83	-	112		68	460	15	35	3000
		93	я	45	290	12	35	2000
62,5	2	' 62		22	130	8	30	1000
		37		11	62	8	25	500
27	1,5	112	22	65	430	9	50	3000
		93		44	270	8	45	2000
21	2	55	22	22	120	6	45	1000
		25		11	57	5	40	1	500
		112		60	380	7	60	2000
		93		 40	240	,5	60	1000
14	1,5		44					
		55		21	120	5,0	55	500 ,
10,5	2	25		10	53	3,8	45	250
7	1,5	112,0		36	200	5,0	70	1500
		75,0		25	ПО	4,5	70	1000
		—					88					
6	2	18,6		15	39	3,0	70	500
		12,4	*	8	11	2,5	65	250
	-					/		1	t
79
Продолжение
Длитель- ность импульса , мкс	Скваж- ность	Амплитуд- ное значение тока 1т	Часто- та кГц	Рабочий ток ^ср»	Производи- тельность м, мм8/мин	Шерохо- ватость /?а , мкм	Износ элект- рода Y> %	Площадь обработки, мм2
5,0 2,5	1,5 2,0	112,0 37,0	200	16—18 12—13	45 ' 35	2,5- 2,7 2,4- 2,6	90	250
1,5 1,5	3,0 3,0	25,0 6,2		6 2—3	15 5	1,7- 1,8 1,25— 1,35	85 80	100
		13,5		6,0— 5,0	7,8 ,	1,25— 1,35	90	250
1,2	f,8	4,5 2,2	440	4,0- 5,0 6,3- 0,5	7,5 0,3	1,2- 1,3 0,6- 0,7	100 70 i	100
Примечание. Полярность на всех режимах обратная, кроме режима:
ср = 0,3 ч-0,5 А;/=440 кГц.
материалы медь-3 масс.% нитрида бора МНБ-3 (СССР), изготов-
ляемый по специальной технологии, и материал Sparkoi (Фран-
ция). Электродные материалы характеризуются также взаимоза-
меняемостью, устойчивостью к действию рабочих сред, надеж-
ностью, ремонтопригодностью, технологичностью, безопасностью
в условиях изготовления и эксплуатации ЭИ.
Пригодность разрабатываемых материалов оценивается путем
сравнения с показателями эталонного материала при строго рег-
ламентированных условиях испытаний (см. приложение 3). Окон-
чательная оценка пригодности нового материала дается на основа-
нии экономического расчета.
В табл. 9 представлены технологические характеристику »
ЭЭО сталей, достигаемые при использовании ЭИ из меди Ml, ге-
нератора ШГИ-63-440 в качестве источника технологического тока
при обработке импульсами прямоугольной формы. Такая обработ-
ка обеспечивает максимальную производительность при относи-
тельно высоком износе и применяется в основном при черновой
обработке глухих фасонных полостей и при прошивании сквозных
отверстий.
В табл. 10 представлены технологические характеристики ЭЭО
стали 45 ЭИ из графитового материала марки ЭЭПГ, генератор •
во
Таблица IQ
Длитель- ность импульса /и , мкс	Скваж- ность Ч	Амплитуд- ное значение тока Iт, А	Часто- та f, кГц	Рабо- чий ^ср,	Производи тельность мм8/мин	Шерохова- тость мкм	Износ элект- рода Y» %	Площадь обработки F, мм1
		112,0		65	460	40—50	0,2	3000
666	1,5	37,0	1	22	135	30—35	0,2	1000
		‘ 18,6		12	55	24	0,15	1000
		112		65	500	30,0	0,5	3000
222	1,5	55	3	22	140	20,0—22,0	0,5	1000
		37		12	60	16,5	0,45	1000
		112	4	60	435	20	2,0	3000
83	1,5	62	8	20	120	10—12	1,5	1000
		37		11	57	10	0,8	1000
	1,5	112		50	390	13—15	8	3000
27	1,5	55	22	19	ПО	9	6	1000
	2,0	25		10	48	7	6	500
14,0	1,5	93	*	45	160 f	10,0—12,0	12	2000
14,0	1,5	55	44	22	120	7,8	10	юоо
10,5	2,0	25		10	40	5,0	9	500
7	1,5	15,0	-	28	150	5,0—5,5	20	1000
7	1,5	18,6	88	15	70	4,0—4,5	20	500
6	2,0	12,4		8	25	3,9	18	250
- 1,5	2	37	200	10	30	3,0	50	500
1,0	3	25		5	10	2,2—2,5	40	250 •
П1ГИ-63-440 в режимах максимальной производительности импуль-
сами прямоугольной формы. Полярность обратная
Обработка сталей и жаропрочных сплавов с минимальным из-
носом ЭИ из меди Ml и графитовых материалов на станках, про-
изводимых в СССР, достигается благодаря использованию им-
пульсов гребенчатой формы. Снижение износа сопровождается
падением производительности. Соответствующие технологические
характеристики приведены в табл. 11.
Применение графитового материала МПГ-7 обеспечивает по-
лучение тех же значений технологических характеристик, что и при
8F
Таблица 11
Мате- риал ЭИ	Дли- тель- ность им- пульса • мкс	Скваж- ность q	Час- тота Л кГц	Рабо- чий ток Л:р» А	Давление прокачки рабочей среды р, кгс/см2	Производи- тельность М		Шеро- хова- тость » мкм	Износ У» %	Йлощадь обработки F, мм2
						мм8/ /мин	мм8 А/ мин			
Ml мэ	1250	2	8	55	0.1	355	6,45	30	0,1	3000
					0,3	556	10,1	32	0,2	
мГ мэ	1250	3	8	45	0,1	273	6,07	26	6,1'	* 3000
				44	0,3	354'	8,05	28		
Ml мэ	225 -	4	66	11,5	. 0,2	51	4,43	7,6	1,3	1000
					0,35	71	6,17	7,9	2,2	
Ml мэ	150	4	100	8	0,1	29	3,6	4,7	1,7	500
					0,3	37,7	4,7	4,9	2,8	
ЭЭПГ	100	1,25	8	62	0,5	560	9,0	34	0,1	• 3000
	23	2	22	20	1	230	11,5	9,5	3,5	1500 4
Примечание. /и, q, f — соответственно длительность гребенчатого им-
пульса, скважность и частота гребней; графит ЭЭПГ испытывался на прямо-
угольных импульсах.
Рис. 20. Зависимость производительности ЭЭО стали от длительности импульса:
а - ЭИ из меди (/ —7W=84A; 2 - Iт-42А; 3-7^=21 A; 4—7т=7А; 5 ~ IW=3,5A);
б-ЭИ из графита (/ - I /?=84А; 2 - 7m=42A; 3 —/^=21 A; 4-/m=7A; 5 - I т~
—3,5А); в —ЭИ из вольфрама — меди (7 —7Ш=35А; 2 — Im—21А; <3 —Zm=7A; 4 —7^=3,5А)
82
использовании материала типа ЭЭПГ, и позволяет увеличить про-*
изводительность на 20—30% и снизить относительный износ ЭИ
на 15—20% на чистовых режимах.
Технологические характеристики обработки сталей электрода-
ми из меди, ;графита иЛматериала вольфрам — медь на станках
французского производства представлены на рис. 20—22.
В табл. 12 даны технологические характеристики ЭЭО сталей
и жаропрочных сплавов при применении ЭИ из алюминиевых
сплавов типа Д1.
Таблица 12
Длитель- ность гребенча- того импульса ИГ ’	Амплитуд- ное значение тока , А	Частота гребней Л кГц	Рабочий ток ^ср» А	Произво- дитель- ность М, мм8/мин	Износ электрода Y, %	Шерохо- ватость поверх- ности ^а » мкм	/ Площадь обработки F, мм2
6300	180	1	120	1680	14	60,0	5000
6300	90	1	60	800	11	40,0 ,	3000
6300	45	1	30	380	9	30,0*	3000
1500	140	1 8	75	650	21	38,0	3000
1500	70	8	37	300	15	20,0	1500
1500	30	8	18	160	10	18,0 ’	1500
600	70	22	40	190	43	19,0	1500
600	35	22	20	100	32	9,5	1500
600	18	22	10	55	28	6,5	500
Электроды-инструменты из алюминия обеспечивают повышение
производительности на соответствующих режимах малоизносной
ЭЭО в 1,3—1,5 раза по сравнению с медью, имеют в три—пять раз
больший износ и могут рекомендоваться как заменители медных
ЭИ только на черновых режимах и при прошивании сквозных
отверстий.
В табл. 13 представлены технологические характеристики ЭЭО
стали 45 ЭИ из материала МНБ-3 и меди Ml при использовании
источников питания ШГИ-125-100 и ШГИ-40-440. Применение ЭИ
из материала МНБ-3 целесообразно только в тех случаях, когда
критерием эффективности ЭЭО является производительность, на-
пример при прошйвании сквозных отверстий. Это обусловлено тем,
что при обработке фасонных полостей электродами из .МНБ-3 не
удается снизить относительный износ до уровня 0,5—2,5%. Мате-
риал МНБ-3 наиболее эффективен при обработке твердых спла-
вов и тугоплавких металлов.
83
00
•4**
Рис. 21. Зависимость относительного износа электрода при ЭЭО сталей от длительности
импульса и величины рабочего тока (станки французского производства):
а - ЭИ из меди (/ —Z/7==84A; 2 — Zm=42A; 3 — Zm=21A; 4-Zm=7A; 5—Z^-З.бА); б — ЭИ из
1рафита (/— Z =84А; 2 — 1 =42А; 3 — I =21А; 4—Z ₽=7А); в — ЭИ из вольфр-ама-меди при
	3,5<ZW<35A	|
5 10 20 50 КО 200 500 tU)MKC
Рис. 22. Зависимость шероховатости обработанной поверхности ЭЭО стали от длительности импульса (станки
' французского производства):
а —ЭИ из меди (/-/^=84А;	3-/w=21A; 4 —7m-7A; 5-Zm=3,5A); б—ЭИ из
2—7 =42 А; 3 — /т=21А; 4 —/т=7А; 5 — 1 =3,5А); в —ЭИ из материала вольфрам—медь
=21А; 3 —/_=7А; 4 — / =3,бА)
“Л
графита (/ — Zm=84A;
U-/m=35A; 2-/m =
Таблица 13
Тип генератора	Скваж- ность Я	Час- тота h кГц	даи- тель- ность им- пульса *И ’ мкс	Пло- щадь обра- ботки Г, мм2	Давле- ние про- качки Р, кгс/см2	Ток ^ср» А	Произво- дитель- ность м, мм*/мин	Шерохо- ватость R а » мкм	Износ электрода V» %
ШГИ- 125-100	2,0	0,4 1	1250	Прямое 3000	/гольнь 0,5	1Й импулы 100/90	с 900/800		20/7,5
			500			75/50	520/420	23/20	27/10
	1,8	8	70	1500	0,8	50/50	350/410	20/20	35/8,4
	1,25*		100		1,0	46/37	254/382	15/15	35/8,1
	1,8	22	25		1,2 '	45/37	245/370	13/8	37/9,9
	1,4	44	16	1000		41/35	194/343	8,5/8,0	40/8,8
	1,8	66	8,4			37/34	180/270	5/5	43/14
	1,8	100	5,5	500	1,8	26/27	125/216	*4,2/4,5	45/17
шги- 40-440 шги- 125-100	1,5	200	з,з	500	1,8	14/13	- 40/85	3,0,'3,0 Г-		. 80/32
	2,0		2,5		2,0 жчаты> 0,3	12/11	34/71,5	2,5/3,0	80/40
	2,2 2,0	440 8	1,0 1500	100 Гребе 2000		4,5/4,0 i импульс 48/50	4/12,8 265/550	1,0/1,2 1 31/32	120/50 0,7/3,6
	2,5	66	300			30/20	100/165	16/15	1,0/2,3
	1,6	8	1500	1500	0,3	35/28	170/226	20/16	2,8/4,4
	2,5	44	340		0,2	16/14	65/89	10,5/9,5 л	0,7/4,3
	3,5	66	200	500	0,3	10/9	35/44	5,5/4,5	0,9/6,5
	1,5	.200	100		0,2	4/—	'б,5/-	3,0/-	1,0/-

Примечание. В числителе приведены параметры режимов для электро-
дов из меди, в знаменателе — из материала МНБ-3. При обработке импульсами
гребенчатой формы q, f и /и—скважность, частота гребней и длительность им-
пульса гребенчатой формы соответственно.
86
Для ЭЭО сталей и жаропрочных сплавов в СССР разработан
на основе меди новый материал, называемый «медь ЭНИМС»
(МЭ). Материал принадлежит к классу композиционных элек-
тродных материалов и не содержит дорогих или дефицитных ком-
понентов.
На рис. 23, а представлены технологические характеристики
черновой ЭЭО сталей электродами из материалов МЭ, Ml, ЭЭПГ
(см. табл. 11).
Рис. 23. Зависимость удельной производительности (сплошная линия) и изно-
'' са (пунктирная линия) от тока и частоты:
а — черновая ЭЭО сталей электродами-инструментами из материалов Ml (/), МЭ (2)
и ЭЭПГ (3), генератор ТГ-100-3/3; б — по луч истовая ЭЭО сталей электродами-инстру-
ментами из материалов МЭ (/), ЭЭПГ (2) и Ml (3), генератор ШГИ-125-100
~ г
На рис. 23, б аналогичные зависимости получены в более широ-
ком диапазоне режимов при использовании в качестве источника
питания генератора ШГИ-125-100 на режимах максимальной
производительности, (обработка прямоугольными импульсами).
Применение ЭИ из материала МЭ обеспечивает в данном случае
наивысшую удельную производительность. Так, производитель-
ность увеличивается по сравнению с производительностью при
использовании ЭИ из меди и материала ЭЭПГ в 1,5—2 раза, а
при использовании 'Материала МНБ-3 — в 1,2—1,5 раза. При обра-
ботке прямоугольными импульсами относительный износ мате-
риала МЭ в два—четыре раза меньше, чем износ меди Ml, и в
1,5—2 раза выше, чем материалов ЭЭПГ и МНБ-3.
При малоизносной обработке сталей импульсами гребенчатой
формы минимальный относительный износ ЭИ из материала Ml
получают при 15—20 защитных импульсах (мостиков) в пакете, а
минимальный износ ЭИ из материала МЭ — при 5—10 защитных
импульсах. На рис. 24 представлены зависимости технологических
характеристик малоизносной ЭЭО от числа защитных импульсов.
87
При использовании ЭИ из материала МЭ для обработки сталей
оптимальной во всех случаях является обратная полярность. Тех-
нологические характеристики ЭЭО зависят от изменения свойств
межэлектродной среды и режимов прокачки в значительно более
широкой степени, чем при использовании традиционных электрод-
ных материалов.
Замена масла «Индустриальное-12» керосином позволяет повы-
сить производительность для электродов из меди Ml в два раза,
электродов из МЭ — в пять раз. При этом относительный износ
медных электродов практически не изменяется, а из материала
МЭ — уменьшается в 1,5 раза (обработка без прокачки).
Введение прокачки увеличивает производительность при обра-
ботке ЭИ из Ml ‘в 1,4 раза, а из МЭ — в 2,4 раза. Относительный
Износ инструментов из меди Ml воз-
растает в 1,5 раза, инструментов из
МЭ уменьшается в 2,5 раза. Мате-
риал МЭ особенно эффективен
при прошивании глубоких и слож-
ных по форме полостей, когда эва-
куация продуктов эрозии затруднена
и требуется интенсивная прокачка.
Металлографические исследова-
ния показали, что в интервале ше-
роховатостей обработанной поверх-
ности 7?а = 54-40 мкм толщина оп-
Рис. 24. Зависимость производи- давленного слоя при обработке ЭИ
тельности (сплошная линия) и из- из МЭ в 1,5—4 раза меньше, чем
носа (пунктирная линия) от числа г при использовании медных ЭИ. Та-
защитных импульсов при малоиз- ким образом, основной областью
ментами из материалов МЭ (/) применения материала МЭ явля-
и Ml (2)	ется обработка сталей и жаропроч-
ных сплавов на никелевой основе.
В табл. 14 представлены технологические характеристики ЭЭО
твердого сплава ВК20 электродами-инструментами из меди (гене-
ратор ШГИ-63-440), а в табл. 15 — электродами-инструментами
из материала МНБ-3 (генератор ШГИ-40-440).
На рис?>25 представлены технологические характеристики ЭЭО
твердого сплава ВК-8 электродами-инструментами из меди МНБ-3
и латуни.
Таким образом, производительность обработки твердого сплава
ЭИ из материала МНБ-3 в 1,5—й раза выше, чем при использова-
нии медного ЭИ. Износ ЭИ из материала МНБ-3 в 1,5—2 раза
меньше, чем износ медного ЭИ.
Наиболее рациональной областью -применения материала МЭ
является прошивание сквозных отверстий в твердых сплавах (на
обратной полярности) при /?а = 54-6 мкм.
88
Таблица 14
Длитель- ность импульса *и » мкс	Скваж- ность Q	Частота f, кГц	f Рабочий ток ^ср»	Произво- дитель- ность М, мм8/мин	Шерохо- ватость » мкм	Износ электрода у; %	Площадь обработки F, мм8
62,5	2	8	60	100	12,0	150	3000 ‘
			35	50	5,8	130	2000
			12	15	4.2	но	1000
21,0	2 *	22	45	65	4,7	115	3000
10,5		44	35	42	3,2	80	2000
6,0		88	25	30	2,5	82	1000
1.5	2	200 ч	16	26	2,4	75	500
1.5	2		10	16	2,0	70	250
1.0	3		3—4	5 .	1,25	50	120
0,9	2	440	3—4	3,5	1,0	40	120
Примечание. Полярность на частотах до 22 кГц — обратная, а на часто-
тах свыше 22 кГц — прямая.
Таблица 15
Длитель- ность импульса /и , мкс	Ампли- тудное значение тока ♦ &	Частота f, кГц	Рабочий ток ^Ср’ &	Давление прокачки кгс/см8	Произво- дитель- ность м, мм8/мин	Шерохо- ватость ^а * мкм	Относи- тельный износ Y. %
100	70	8	46	1,8	140	4,5	66
18	65	44	40	2,0	120	4,3	37
7	48	100	29	2,2	80	2.2	34
3	35	200	19	3,0	40	1.2	40
Примечание. Полярность — прямая4-ВК20 (80% WC; 20% Со); рабочая
жидкость — керосин.
89
В СССР (применяется следующая номенклатура заготовок элек-
тродных композиционных материалов (табл. 16).
Таблица 16»
Область применения электродного материала	Размеры заготовки	
	цилиндрической формы	в форме параллелепипеда
	диаметр х высота	длина X ширина х высота
Обработка сталей и жа- ропрочных сплавов нй ос- нове никеля и кобальта	10Х (20—50) 20 X (20—50) 40 X (40—60) 80X60 100 X 70	25X25X40 40X40X50 85X85X50 100X30X50 150X20X50
Обработка твердых спла- вов, тугоплавких металлов, сплавов и соединений	10 X (20—50) 20Х (20—50) 30 X (30—60) 40X40 50X50	10X10X20 20X20X20 40X40X30 85X85X50 100X30X50
Рис. 25. Технологические характеристи-
ки ЭЭО твердого сплава ВК8 электро-
дами-инструментами из материалов
МНБ-3 .(/), Ml (2) и латуни (3):
а — зависимость производительности М (сплошные
линии) и шероховатости поверхности /?а (пунктир-
ная линия) от частоты; б — зависимость относитель-
ного износа ЭИ от частоты (полярность прямая)
Заготовки других типоразмеров и фасонные ЭИ выпускаются
по индивидуальным заказам потребителей.
Частные показатели качества электродных материалов. К ма-
териалам ЭИ предъявляют требования взаимозаменяемости мате-
90
риалов в пределах одной марки (сорта), устойчивости к воздейст-
вию рабочих сред, надежности, ремонтопригодности, безопасности
в процессе изготовления, эксплуатации на станке, транспортабель-
ности и др.
Взаимозаменяемость электродных материалов, изготовляемых
в виде заготовок и фасонных ЭИ, определяется величиной откло-
нения технологических показателей (производительности, износа
ЭИ, шероховатости) от номинальных значений, устанавливаемых
для данной марки материала. Допустимые отклонения свойств
составляют по производительности и относительному износу ±5%,
по шероховатости поверхности ±ЙО% от номинальных значений.
Номинальные значения и допустимые отклонения косвенных пока-
зателей качества (плотность, парамётры структуры) устанавли-
ваются для каждого материала в процессе его разработки и яв-
- ляются контрольными браковочными показателями при промыш-
ленном изготовлении электродного материала.
Электродные материалы не должны изменять своих свойств
при непрерывном нахождении в керосине, масле «Индустриаль-
ное-^» и их смесях, деионизированной или промышленной воде.
Надежность материалов, эксплуатируемых в виде фасонных ЭИ,
оценивается показателями безотказн'ости. Отказом электродного
материала, выпускаемого в виде заготовок или фасонных ЭИ,
считается выкрашивание структурных составляющих материала,
приводящее к возникновению неустранимого обычными способами
(прокачкой, релаксацией ЭИ) короткого замыкания МЭП, прекра-
щению процесса ЭЭО и (или) к локальному искажению микрогео-
метрии рабочей поверхности вследствие образования на ней лунок
и к искажению обрабатываемой поверхности с образованием на
ней соответственно выступа. Для материалов, рекомендуемых к
промышленному освоению, допускается возникновение не более
одного отказа на 8 ч. работы ЭИ при глубине лунки на его поверх-
ности не более 1 мм.
Физико-химические свойства разрабатываемых электродных
материалов должны обеспечивать ремонтопригодность фасонных
ЭИ, изготовленных из этих материалов. ЭИ считается ремонтопри-
годным, если макрогеометрия его рабочей поверхности, исказив-
шаяся в результате износа при ЭЭО, может быть восстановлена и
приведена в соответствие с чертежом ЭИ путем слесарно-механи-
ческой обработки или повторным использованием технологии изго-
товления нового ЭИ, причем затраты на однократное восстанов-
ление (ремонт) не должны превышать затрат на изготовление
нового ЭИ.
Технологичность материала определяется применительно к кон-
кретным методам изготовления фасонного ЭИ. Критериями техно-
логичности являются основные параметры соответствующего тех-
нологического процесса. Если для изготовления фасонного ЭИ
необходимо превысить некоторые предельные значения этих пара-
91
метров, материал считается нетехнологичным в рамках данного
способа формообразования.
При изготовлении ЭИ слесарно-механическими методами ма-
териал технологичен, если скорость формообразования (резания)
изделий из него на универсальных металлорежущих станках при-
мерно в два и более раз превышает скорость резания при обра-
ботке незакаленной углеродистой стали.
При изготовлении ЭИ методами порошковой металлургии ма-
териал технологичен в том случае, когда он поставляется в виде
порошка со средним размером частиц <40 мкм и фасонный ЭИ
может быть изготовлен на серийно выпускаемом оборудовании, а
значения основных технологических параметров удовлетворяют
следующим требованиям: удельное давление формования
<4 тс/см2, температура спекания (горячего прессования, обжига
и т. д.) <1200° С, время выдержки при температуре спекания
(горячего прессования, обжига и т. д.) <1 ч.
При Изготовлении ЭИ методом металлизации напылением
материал технологичен, если он поставляется в виде проволоки
диаметром 1,0—2,5 мм или в виде -порошка с текучестью
>25 см3/мин и может напыляться на воздухе с использованием
стандартных электродуговых, газопламенных или плазменных
металлизаторов.
При изготовлении ЭИ методом гальванопластики критериями
технологичности являются принципиальная возможность электро-
литического осаждения металла на катоде из водного электролита
(это требование не выполняется, например, для алюминия) и при
удовлетворении первого требования возможность наращивания
слоя металла со средней скоростью осаждения не менее
— 10 мкм/ч.
' Электродные материалы не должны содержать радиоактивных
элементов, ртути, бериллия, мышьяка и их соединений в связи с
их особой токсичностью. Уровень содержания остальных элемен-
тов и технология получения, переработки и эксплуатации материа-
лов должны обеспечивать безопасные условия труда в соответст-
вии с действующими санитарными нормами и правилами и другими
нормативными документами.
Для выбора материала ЭИ необходимо использовать различные
критерии, в которые входит стоимость материала. Следует иметь
в виду, что стоимость материала не всегда является главной со-
ставляющей стоимости самого электрода. Во многих случаях из-
готовления электродов малых и средних размеров стоимость
обработки может существенно превышать затраты на электродный
материал.
Относительная стоимость основных материалов электродов
дана в табл. 17.
Необходимо отметить, что материалы в виде шлифованных
пластин или калиброванных цилиндров значительно дороже мате-
риалов, поставляемых в виде брусков или прутков. Относительная
92
Таблица 17
Материал ЭИ
Стоимость
единицы объ-
ема бруска
по отноше-
нию к стои-
мости мел-
козернисто-
го графита,
принятой за
единицу
Материал ЭИ
Стоимость еди-
ницы объема
бруска по отно-
шению к стоимости
мелкозернистого
графита, принятой
за" единицу
Мелкозернистый графит
Графит средней зернис-
тости
Графит с очень мелким
зерном
1,0
0,6—0,8
8—10
Медный электрод
Электролитическая, медь
•Вольфрамо-медный
сплав
2,0—2,5
1,7-2,0
25—200
стоимость единицы объема калиброванного цилиндра из графита
с очень мелким зерном может составлять, например, 25.
Рекомендации по выбору электродных материалов. Кроме ука-
занных выше количественных значений технологических и других
характеристик по каждой группе электродных материалов потре-
бителю может быть полезен ряд дополнительных рекомендаций,'
облегчающих выбор й эксплуатацию материала.
Графитовые электродные материалы. Эксплуа-
тационный свойства графитовых электродных материалов опреде-
ляются их плотностью и пористостью, распределением последней,
гранулометрическими характеристиками; тепло-' и электропровод-
ностью; механическими свойствами— прочностью при изгибе,,
твердостью.
С уменьшением размера зерен механическая прочность графи-
та увеличивается. Это позволяет изготовить ЭИ с острыми углами,
тонкими стенками, которые во время обработки не отслаиваются
и не ломаются. Графит с'мелким зерном особенно рекомендуется
для чистовой обработки, так как при достаточно хорошей чистоте
поверхности электрод мало изнашивается. Все эти качества позво-
ляют увеличить скорость съема материала. Между двумя описан-
ными выше видами графита существуют промежуточные; они
подбираются в зависимости от рода выполняемых работ.
Для выполнения отдельных видов работ электроэрозионным
способом пригодны материалы на базе графита, содержащие медь;
иногда их можно предпочесть чистому графиту.
В зависимости от физико-механических свойств специальные
графиты,* применяемы^ в ЭЭО, можно разделить на несколько
категорий, причем каждой категории соответствует рациональная
область применения. Основными параметрами структуры графи-
товых материалов, * определяющими физико-механические свойст-
ва и технологические характеристики процесса ЭЭО, являются
размеры зерна и пористость.
98
Физико-механические свойства основных видов графитового материала
Величина зерна, мкм:
средняя конечная
максимальная (в сырье)
Пористость, %
Плотность, г/см3 .
Твердость по Шору
Прочность на изгиб, кгс/мм2
Среднезер- нистый	Мелкозер- нистый	Очень мелко- зернистый
40—50	15—35	2,5-5,0
400	100—350	25
13—25	7—12	7—14
1,60—1,75	1,75—1,85	1,80—1,92
35—45	45—65	65-75
"2,0—3,5	2-7	4,2—8,4
При обработке сталей на черновых и получистовых режимах
(7?а>Ю мкм) следует рекомендовать среднезернистые графиты,
стоимость которых по сравнению со стоимостью мелкозернистых
графитов на 50% ниже, а производительность процесса, вследствие
большей пористости, на 20—30% выше, торцовый линейный износ
на 15—25% ниже, а угловой на 30—50% выше. Однако значение
углового износа не является определяющим на черновых режимах
ЭЭО.
Механическая прочность и износостойкость графитовых мелко-
зернистых материалов на чистовых режимах (10 мкм<7?а<2 мкм)
выше, чем у материалов средней зернистости, однако скорость
съема на черновых режимах сталей значительно снижается.
При работе на чистовом режиме мелкозернистые графиты от-
личаются прочностью и износостойкостью. Эти материалы приме-
няются в основном для изготовления электродов небольших раз-
меров, сложной формы, с тонкими стенками или для обработки на
чистовом режиме деталей, для которых нужна большая точность
при воспроизведении мелких элементов или острых углов. Стои-
мость этих графитов значительно выще стоимости графитов дру-
гих видов.
Имеются марки графитов с очень мелким зерном, которые
практически при одной и той же гранулометрии значительно раз-
личаются по плотности вследствие изменений пористости; при рав-
ной величине зерна материал с высокой плотностью имеет мень-
ший угловой износ, что позволяет получить малую шероховатость
обработанной поверхности.
Прессованный графит (углероднополимерный материал).
Основным преимуществом этого материала является то, что ему
может быть придана форма без механической обработки, путем
прессования порошка со связующим и последующего отжига.
Необходимость использования дорогостоящего инструмента для
прессования ограничивает область применения этого метода.
Структура материала относительно' разнородна; поверхность
его покрыта тонким износостойким слоем « графита,
94
толщина которого составляет несколько десятых миллиметра.
Нижележащий слой относительно порист, разнороден и значитель-
но изнашивается при ЭЭО. Поэтому прессованный графит рекомен-
дуется использовать на черновых режимах, износ при которых
достаточно мал, а также при обработке Жаропрочных сплавов.
Графиты с медной пропиткой. В таких графитах поры частично-
заполнены медной пропиткой под вакуумом. Процентное содер-
жание меди составляет 25—35%. Медная пропитка позволяет уве-
личить электропроводность материала, а следовательно, и допу-
стимую плотность рабочего тока по отношению к плотности тока,
допустимой для непропитанных графитов.
Существует множество марок графита с медной пропиткой,
которые можно использовать для ЭЭО. Этим материалы могут
существенна различаться по физическим характеристикам, напри-
мер по плотности, непосредственно зависящей от содержания
меди.
Характеристика графита с медной пропиткой
Плотность, г/см3.......................................... 2,5—3,4
Удельное электрическое сопротивление, Ом-мм2/м	.	210—300
Твердость по Шору......................................... 55—70
Прочность на изгиб, кгс/мм2 . z........................... 7,0—9,8
Некоторые материалы, состоящие из графита и меди, получают
не путем пропитки графита медью, а прессованием спеченной
меди, шаржированной графитом; процентное содержание меди в
таких материалах значительно выше, чем у пропитанных.
Графиты с медной пропиткой менее хрупки, поэтому их легче
обрабатывать механическими способами. ' Благодаря небольшой
пористости этих материалов можно получить на чистовом режиме
меньшую шероховатость, чем при использовании электродов из
чистого графита.
Графиты с медной пропиткой дороже прочих графитов, исполь-
зовать их следует лишь тогда, когда это дает неоспоримые преи-
мущества. Например, при ЭЭО стальных деталей углеродистые
электроды с медной пропиткой изготовляются небольших размеров
с тонкими стенками или острыми углами; они менее хрупкие, чем
чисто графитовые; допустимая , плотность тока больше, поэтому
выше скорость съема материала; обработка протекает более ста-
бильно, если условия промывки плохие, лак как этот-материал
менее подвержен воздействию дуг и аномальных искровых разря-
дов; возможна обработка труднополируемых деталей с высокими
точностью воспроизведения и качеством поверхности. При ЭЭО
деталей из твердых сплавов скорость съема материала выше, а
износ ниже.
Таким образом, электродами из графита можно обрабатывать
стали при высокой скорости съема материала и с небольшим из-
носом, особенно на черновом режиме; при обратной полярности
95'
на чистовом режиме, когда длительность импульсов меньше
10 мкс, рекомендуется применять прямую полярность (ЭИ — ка-
тод), при этом увеличивается скорость съема материала, а износ
практически остается прежним.	।
Недостаток графитовых ЭИ — склонность к чрезмерному отло-
жению углерода при длительном коротком замыкании, т. е. к шла-
кованию (нарушению нормальных условий пленкообразования)
и порче инструмента и заготовки. Это явление тем вероятнее, чем
меньше плотность графита и чем больше величина его зерна. Для
ограничения указанных неблагоприятных факторов следует обес-
печить хорошие условия (циркуляции диэлектрика.
При обработке без прокачки рабочей жидкости (Q=0) значе-
ние /сРтах зависит от площади обработки F, теплопроводности
материала и вида рабочей жидкости:
где М и %45 — коэффициенты теплопроводности обрабатываемого
АС ВТ
материала и стали марки 45 -----------------------
> м- град.
Рис. 26. Расчетная зависимость предельно до-
пустимого рабочего (среднего) тока от площа-
ди обработки и расхода межэлектродной жид-
кости для различных электродных материалов:
1 — медь; 2 — материал МЭ; 3 — сталь; 4 — чугун;
5 — алюминий; 6 — вольфрам
Зависимость величины /сРп1ах от площади обработки F для
различных материалов представлена на рис. 26. Значение /Сртах
зависит также от теплофизических свойств материалов и условий
теплообмена в МЭП, которые в свою очередь определяются расхо-
дом и свойствами прокачиваемой рабочей жидкости. При обработ-
ке торцовой поверхности цилиндрических деталей значение пре-
дельного допустимого /Ср тах определяется из выражения
«6
0,75/'~5	3/“7>
l^.rAFV^+BFV A-v
где v — коэффициент кинематической вязкости, м2/с;
S — торцовый МЭЗ, м;
G —• расход жидкости, м3/с.
Числовые значения коэффициентов А и В зависят от вида ра-
бочей жидкости. Так, для трансформаторного масла А =5600,
В = 13,7, а для керосина — 5200 и 13 соответственно.
Для обработки деталей малых (до 0,6 см2) и средних размеров.
( — 5,0 см2) в исключительно благоприятных условиях максималь-
ная плотность тока может* быть 10 А/см2 при обратной полярно-
сти и 7 А/см2 при прямой.
Графиты с медной пропиткой и тех же условиях допускают
плотность тока 10—15 А/см2.
При обработке графитовыми электродами, рабочая поверхность
которых очень мала (от нескольких единиц до нескольких десят-
ков квадратных миллиметров), можно получить плотность тока
выше 10 А/см2. Рабочее напряжение обычно должно составлять
33—37 В при благоприятных условиях обработки с хорошей цир-
куляцией диэлектрика (снижение напряжения приводит к опас-
ности «шлакования»).
Электродные материалы на основе меди. Во
Франции наиболее часто используется электролитическая медь
(нормализованная марка Cu/cty, по стандартам А = 53.100), кото-
рая является хорошим проводником тепла и электричества.
Очищенная термическим путем медь марки Си/а2 имеет такие
же характеристики по тепло- и электропроводности, как марка
Си/аь Медь марки Cu/b представляет собой рафинированную, а
затем раскисленную фосфором медь; электро- и теплопроводимость
ее составляет —35% от электролитической меди марки Си/сц или
марки Си/а2. Эта марка меди особенно удобна при обработке вы-
тяжкой или штамповкой, так как при одинаковой механической
прочности она имеет большее удлинение, чем у других марок меди.
Рафинированная медь, освобожденная от кислорода, марок
Cu/Ci и Си/С2 может быть использована для изготовления элек-
тродов, однако она дороже, чем медь марок Cu/ai и Cu/a2.
Существуют низколегированные медные сплавы, которые по
отношению к меди имеют лучшие механические характеристики
или лучшую обрабатываемость, однако их электроэрозионные
свойства, особенно износ, ниже.
В сплаве меди с теллуром (Те 0,3—0,7%) электропроводность
составляет —95% от электропроводности электролитической меди,
а теплопроводность —91.%; этот материал хорошо обрабатывает-
ся снятием стружки. Однако при ЭЭО износ сплава меди с теллу-
, ром значительно больше, чем электролитической меди.
В СССР, согласно ГОСТ 859—66, выпускается медь десяти
марок в виде листов, полос, лент, прутков, труб, проволоки и по-
4—2962
97
ковок. В качестве электродного материала используется медь
марок MOO, МО — электролитическая медь с содержанием при-
месей не более 0,05% и медь марок Ml и М2 с содержанием при-
месей не более 0,3%. Увеличение содержания примесей приводит
к возрастанию износа ЭИ. Наименьший износ достигается при
использовании меди марок МОО и МО.
Физические свойства основных марок меди и ее низколегиро-
ванных сплавов, используемых при изготовлении электродов, при-
ведены в табл. 18.
Таблица 18
Марка	Плотность Г/CM®	Электропро- водность при 20° С (в % по отношению к Си/сц)	Теплопро- водность при 20° С, Втсм““1 ♦с’"’*	Удельная теплоемкость при 20° С, кал-г~1°С~1
Cu/ai, Cu/a2	8,89—-9,94	100	3,88	0,092
Cu/b	8,94	85	3,25	0,092
Cu/Ci, Cu/C2	8,94	100	3,88	0,092
Си —Те (0,3—0,7% Те) '	8,93	96	3,55	0,090
Cu —Be (1,8—2% Be)	8,25	25	0,93	0,100
Си — Сг (0,5—0,9% Cr)	8,70	78	3,15	0,090
Си —Cd (0,7—1% Cd)	8,94	88	3,76	0,090
Медные электроды должны иметь _ при обработке сталей и
твердых сплавов при f = 44 кГц (/и>20 мкс) положительную по-
лярность. Если медный электрод имеет отрицательную полярность,
то скорость съема материала значительно снижается, а .износ уве-
личивается до 20% независимо от /и и максимальной амплитуды
разрядного тока. Единственным преимуществом, которое в некото-
рых случаях может дать изменение полярности, является улучше-
ние качества поверхности при чистовой обработке. (
При увеличении плотности тока быстро увеличивается износ
медных электродов. На черновых режимах плотность тока для
электродов с рабочей поверхностью порядка нескольких квадрат-
ных сантиметров составляет 3—8 А/см2. Износ медного электрода
(при неизменных остальных параметрах) во многом зависит от
условий МЭП. Чем выше скорость жидкости в МЭП, тем выше
износ медных электродов. Во многих случаях для уменьшения
износа электродов следует уменьшить давление прокачки и ско-
рость протекания диэлектрика до величины, способствующей
созданию стабильного процесса обработки. Пульсирующая про-
качка диэлектрика в сочетании с периодическим поднятием рабо-
чей головки (релаксацией) способствует стабилизации процесса
ЭЭО и снижению износа медных электродов.
98
Длз£ прошивания цилиндрических отверстий небольшого диа-.
метра используются медные трубчатые электроды двух видов —
трубки с каналом цилиндрической формы для охлаждения и труб-
ки с винтовым каналом в середине, сделанным с целью избежания
появления стержня, который при малом диаметре из-за вибрации
является причиной снижения стабильности процесса. Наименьший
диаметр труб первого вида ~0,2 мм, а второго—0,7 мм; к тому же
они откалиброваны с точностью ±0,01 мм.
Электродные материалы на «базе вольфрама
могут содержать медь или серебро. Марки этих материалов отли-
чаются следующими основными свойствами: -содержанием вольф-
рама (65—80%); природой «материала, комбинируемого с вольфра-
мом (медь или серебро); плотностью (1£—16 г/см3); электропро-
водностью; модулем упругости; пористостью и зернистостью.
Во Франции наиболее распространены для изготовления элек-
тродов вольфрамомедные сплавы. Они используются для обра-
ботки твердых сплавов, тугоплавких металлов и сплавов, а также
для обработки сталей, в частности термически обработанных, так
как износ на чистовом и получистовом режимах значительно ни-
же, чем при использовании -^медных или графитовых электродов,
и эти материалы имеют высокий модуль упругости .и большую
стабильность размеров. Поэтому они пригодны для изготовления
электродов небольших размеров с большой точностью.
Так как с помощью электродов из вольфрамомедного сплава
можно получить высокую чистоту поверхности, они особенно эффек-
тивны при обработке глубоких и узких отверстий, полирование
которых затруднено.
При обработке сталей в черновом режиме (/и>200 мкс) шеро-
ховатость поверхности получается ниже, чем при обработке с по-
мощью графитовых или медных электродов. С другой стороны,
при увеличении содержания меди в этих материалах возрастает
величина 7Сртах> что приводит к увеличению скорости съема мате-
риала, которое, однако, влечет за собой возрастание износа.
Характеристика вольфрамомедных сплавов зависит от содер-
жания меди и зернистости. Замена меди серебром приводит к уве-
личению производительности на 50—100%.
Стандартные заготовки из чистого вольфрама представляют
собой вольфрамовую проволоку диаметром 0,025—1,5 мм, которая
калибруется с точностью ±1,5% и применяется для обработки
-отверстий, или трубки из карбида вольфрама диаметром 0,4—
6,3 мм, которые калибруются с точностью ±0,01 мм и используют-
ся для выполнения глубоких отверстий с циркуляцией рабочей
жидкости.
Преимуществом чистого вольфрама или карбида вольфрама по
отношению к вольфрамомедному сплаву является более высокий
модуль упругости (40 000 кгс/мм2), вследствие чего трубки и про-
волоки небольшого диаметра отличаются высокой жесткостью.
99
Таблица 19
Критерии выбора материала электрода	Материал электрода		
	графит	медь	вольфрам-медь
Материал обрабатываемой детали: сталь	Рекомендуется		Допускается
твердый сплав	Рекомендует- ся с пропит- кой -медью	Не пригоден	Рекомендуется
жаропрочный сплав для авиационной промыш- ленности	Рекомендуется	Допускается	
титан	Допускается	Не пригоден*	Не пригоден
Размеры электрода, см2: до нескольких тысяч	Рекомендуется	Рекомендует- ся**	Не пригоден
до нескольких сотен		Рекомендуется	Допускается
до нескольких единиц		Допускается*	
Характеристика обрабатывае- мых деталей: с очень мелкими элемен- тами	Рекомендует- ся***	Допускается**	Рекомендуется
₽а <1,5 мкм		Рекомендуется	
точность ±0,01 мм	Допускается	Рекомендует- ся****	
* Возможно применение латуни.
** Электроды изготовлены методом гальванопластики или взрывной штам-
повки.
*** Плотный графит или графит с медной пропиткой.
**** Малоизносные режимы с припуском менее 1 мм.
100
Материалы из вольфрамомедного сплава выпускаются в виде
проволоки или трубок с минимальным диаметром 0,5 мм, прутков
квадратного или прямоугольного сечения, цилиндров, листов.
Размеры заготовок из вольфрамомедного сплава значительно
меньше заготовок из графита или меди?
Общие характеристики пригодности электродных материалов
для изготовления инструментов электроэрозионных копировально-
прошивочных станков. Основные критерии выбора материала
электрода:
материал изготовляемой детали;
размеры электрода; -
геометрические характеристики и микрогеоме^рия - обрабаты-
ваемой поверхности.
В табл. 19 приведена рекомендация по выбору электродных
материалов.
При выборе материала электрода следует учитывать также его
стоимость, так как может оказаться, что для данной операции
ЭЭО пригодны несколько видов материалов.
В практике выбор материала электрода иногда зависит не толь-
ко от стоимости материала, но и от стоимости его изготовления.
Так, например, при изготовлении большой партии электродов с
наименьшими затратами следует выбирать такой материал элек-
трода, который можно изготовить самым экономичным способом,
при этом выходные параметры процесса ЭЭО могут быть и не-
сколько занижены.
РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ (РАЗМЕРНОЙ) КОРРЕКЦИИ ЭИ С УЧЕТОМ
МЕЖЭЛЕКТРОДНОГО ЗАЗОРА, ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ,
ТОЛЩИНЫ СЛОЯ С ДЕФЕКТНОЙ СТРУКТУРОЙ
Закономерности изменения составляющих величины коррекции
ЭИ при объемном копировании. Профиль рабочей части ЭИ при
объемном копировании представляет собой в идеальном случае
зеркальное отображение требуемой поверхности с размерами,
уменьшенными на величину образующегося в процессе ЭЭО меж-
электродного зазора и припуска на последующую обработку.
Номинальный размер ЭИ определяется выражением
B=A-2(S + zb ),
min
где А — требуемый размер детали по чертежу;
S — межэлектродный зазор;
— минимальный припуск на сторону для последующей
обработки.
Сумма (5+zftmin) представляет собой величину коррекции ЭИ.
2»min =	+ Та) + I Ра + sb I >
101
/ В зависимости от условии
Рис. 27. Виды межэлектродного
зазора при прошивании отверстий
(Л — А — начало - вертикальной
трассы эвакуации продуктов эро-
зии)
где Нап Та —наибольшая высота поверхностных микронеровно-
стей и глубина дефектного слоя, полученные на
выполняемом переходе;
ра — векторная сумма пространственных отклонений
взаимосвязанных поверхностей обрабатываемой
детали на выполняемом переходе (кривизна и ко-
робление детали, эксцентричность 'отверстия отно-
i	сительно наружной поверхности, увод оси отвер-
• стия, непараллельность осей, неперпендикулярность
осей й поверхностей и т. п.);
ьь— погрешность установки детали на последующем
переходе.
S, На, Та, ра, &ь являются составляющими величины коррекции
ЭИ., Каждому сочетанию электрических, гидродинамических и
геометрических параметров, процесса соответствуют определенные
/ значения S, НакТ а.
формообразования различают тор-
цовый ST и боковой So межэлект-
родные зазоры (рис* 27). За ST при-
нимают расстояние между прилега-
ющими линиями профиля поверхно-
стей электродов, расположенные к
направлению подачи под углом а>
>0, за боковой зазор So—расстояние
между прилегающими линиями про-
филя поверхностей электродов, из-
меренное в сечении, перпендикуляр-
ном к направлению подачи. Боковой
зазор, измеренный на выходе * из
сквозного прошиваемого отверстия
или при прошивании глухих полос-
тей в сечении, удаленном на рассто-
янии h=\ мм от начала вертикаль-
ной трассы эвакуации продуктов
эрозии, условимся называть началь-
ным боковым зазором 5б0. Величины
обоих видов зазоров в наибольшей
степени зависят от энергии импульсов или среднего тока /Ср
и частоты импульсов /, расходй жидкости Q через МЭП и разме-
ров обрабатываемой полости h и /?, а также от изменения ампли-
туды напряжения холостого хода Uo в существующих генераторах,
особенно в диапазоне 50—200 В. Влияние скважности q в диапазо-
не 1,2—5 при постоянной энергии импульсов на величину зазоров
незначительно.
При заданном электрическом режиме зазоры достигают макси-
мума в условиях работы без прокачки и быстро уменьшаются с
вводом даже незначительной прокачки. Поэтому для достижения
102
Рис. 28. Зависимость бокового зазора S от
длины / вертикальной трассы эвакуации:
1-WS=\& Дж; 2—1^5=0,02 Дж; 3-WS-
=?= 0,006 Дж
требуемой точности при обработке необходимо поддерживать
постоянным выбранный для заданных условий расход жидкости.
Характер изменения МЭЗ по поверхности следующий. Торцо-
вый зазор 5Т при обычных расходах жидкости минимален в месте
входа потока жидкости в МЭП. С увеличением расстояния от оси
прокачки ST возрастает, а его максимальное значение по полости
приближается к минимальному значению 5б в начале вертикаль-
ной трассы эвакуации, т. е. к	f
С увеличением глубины отверстия, точнее, длины вертикальной
трассы эвакуации й, 5б также возрастет. Причем для каждого зна-•
чения энергии импульсов имеется своя максимальная длина, при
которой 5б достигает наи-
большего для заданных ус-
ловий значения и рост его
практически прекращается
(рис. 28).
Вследствие непостоянства
$б по поверхности прошива-
емого отверстия образуется
конусность, значения кото-
рой увеличиваются, если име-
ется износ ЭИ. При ЭЭО
стержневыми ЭИ наиболее
интенсивно разрушаются их
торцовая часть и кромки,
инструмент приобретает ко-
ническую форму и становит-
ся невозможным изготовле-
ние отверстия с вертикаль-
ными стенками, даже если
ЭИ имеет, достаточную дли-
ну для выполнения калиб-
ровки. Для исключения это-
го недостатка можно использовать вспомогательную пластинку,
например алюминиевую толщиной не менее 2 мм.
Так как неравномерность обоих видов зазоров по поверхности
связана с процессом эвакуации продуктов эрозии из зоны обработ-
ки, постоянную величину зазора можно получить соответствующим
изменением условий эвакуации, например применением отсоса
жидкости из зоны обработки.
При обработке'деталей со сквозным отверстием применяют
отсосы через ЭИ и через трубку. При выходе фронтальной части
ЭИ из отверстия принудительная циркуляция через ЭИ теряет
свою эффективность, так как отсос фактически происходит ниже
зоны обработки. Для избежания этого отверстия в ЭИ закрывают
и применяют отсос через трубку (рис. 29). Отсос через трубку
используют также тогда, когда размеры ЭИ не допускают сверле-
ние в нем отверстий.
103
При обработке деталей высотой Л>10 мм отсос через трубку
не обеспечивает полного удаления газов, скапливающихся в пред-
варительно рассверленных отверстиях детали. Для ограничения
этого скопления в верхней части трубки следует делать галтель.
Рекомендуемые способы циркуляции жидкости при прошивании
сквозных отверстий при отсутствии конусности приведены в
табл. 20.
В случаях, когда допускается конусность, предпочтительна
прокачка жидкости через отверстие в ЭИ ил и. через трубку (см.
рис. 29).
Для исключения утечек при принудительной циркуляции необ-
ходимо использовать герметичные
электрододержатели и обеспечить
герметичность стыков (табл. 21). ’
При обработке деталей с глубо-
кими полостями необходимо обеспе-
чить постоянство величины So, а
также стремиться к уменьшению не-
постоянства величины ST по поверх-
ности электродов.
Следует выделить две большие
о г	. группы деталей с глухими полостя-
жидкости через трубку ми. К первой группе относятся де-
тали, обрабатываемые с принуди-
тельной циркуляцией через ЭИ, ко второй — детали, при обработ-
ке которых циркуляция через ЭИ невозможна.
При обработке призматических и фасонных полостей, по форме
сечения приближающихся к кругу или правильному многоуголь-
нику, с площадью обработки не более 2500 мм2 используют про-
качку через отверстие в середине ЭИ. В отдельных случаях при
обработке призматической полости с небольшой конусностью мож-
но использовать отсос.
При обработке больших поверхностей в ЭИ делают несколько
равномерно распределенный отверстий для прокачки и дегазации.
Через отверстия для дегазации выходят газы и возвращается жид-
кость с частицами из МЭП в бак. При этом избегают встречи по-
токов, выходящих из двух отверстий Для прокачки. Отверстия для
прокачки и дегазации располагают поочередно; отверстия для про-
качки располагают в выступах ЭИ, а отверстия для дегазации —
во впадинах; отверстия для дегазации и прокачки жидкости рас-
пределяют таким образом, чтобы длина пробега жидкости между
входом и выходом из МЭП обеспечивала оптимальную скорость
циркуляции на всем пути его пробега.
Обычно подвод жидкости осуществляется через отверстия диа-
метром I—3 <мм, а дегазация — через отверстия большего диаметра
(3—5 М^^вОПЙзбежание их засорения.
При обработке полости следует избегать протекания жидкости
в еще не обработанных местах. С этой целью отверстия для под-
вода жидкости открываются по мере заглубления электрода.
104
Таблица 20
Электрод	Режим обработки	* Способ циркуляции ЖИДКОСТИ
С отверстием для циркуляции	Любой /	Отсос через ЭИ. В конце обработ- ки следует перейти к отсосу через трубку, предварительно закрыв от- верстие для циркуляции. Под деталь положить вспомогательную алюми- ниевую пластинку 1
Без отверстия для циркуляции	Черновой 10 мм	Отсос через трубку
	Л>10 мм	Нагнетание через трубку
-	Пол уч истов ой и чистовой	Отсос через трубку
Ступенчатый	Черновой	Отсос через ЭИ
*	Чистовой	Отсос через трубку при закрытом отверстии в ЭИ
Таблица 21
Герметизируемые поверхности	Отсос		Про- качка (нагне- тание)	Г ерметизируемые поверхности	Отсос		Про- качка (нагне- тание)
	через трубку	через элект- род	через трубку		через трубку	через элект- род	через трубку
Стык между де- талью и трубкой	—	г		Отверстия " трубки		—j—	
♦ Отверстия труб- ки (кроме ис- пользуемых для нагнетания и от- соса)		—		Стык между ЭИ и электроде- держателем		—	
Известен способ прокачки жидкости через поры ЭИ. При этом
жидкость нагнетается в камеру, находящуюся внутри ЭИ, и через
стенки толщиной до 10 мм проникает в МЭП. Такой способ про-
качки позволяет исключить образование необработанных мест,
однако возможности его еще не совсем изучены.
При обработке глухих полостей с принудительной циркуляцией
через ЭИ следуед избегать утечек жидкости.
Если размеры и форма электродов не позволяют сверлить от-
верстия для циркуляции жидкости, промывку МЭП осуществляют
105
боковой струей (рис. 30) путем релаксации (периодического подъе-
ма) ЭИ или его вибрации. При промывке боковой струей следует
соблюдать следующие правила:
избегать подачи жидкости с двух противоположных сторон
электрода, так как может произойти перемешивание двух потоков
в зоне обработки;
при использовании тонких ЭИ 2 во избежание появления виб-
раций и деформаций от действия струи направлять последнюю на
державку 1 ЭИ (рис. 31);
Рис. 30. Схема про-
мывки МЭП боко-
вой струей
Рис. 32. Схемы прокачки при об-
работке детали с одной стороны
Рис. 31. Схема
промывки МЭП
боковой струей
при работе пла-
стинчатым элект-
родом
при торцовой обработке неглубоких полостей, например матриц
для медалей, сопло 1 следует располагать таким образом, чтобы
струя приходилась на продолжение МЭИ. Желательно совмещать
промывку боковой струей с релаксацией ЭИ.
При обработке деталей с одной стороны (рис. 32) с целью
обеспечения относительно эффективной промывки МЭП путем
прокачки рабочей жидкости через электрод 1 открытую сторону
детали 2 следует закрыть вспомогательной алюминиевой пластин-
кой 3 (рис. 32, а), которая обрабатываемся одновременно с де-
талью, или использовать ступенчатые электроды с отверстием для
прокачки (рис. 32, б).
После выбора способа промывки необходимо определить опти-
мальную величину расхода жидкости, влияющего не только на
МЭЗ, но и на износ ЭИ и производительность (рис. 33, 34).
Для сохранения постоянной величины 5Т по поверхности элек-
тродов необходимо использовать относительно большие (при
5Т тах ^5тга1п ) или очень малые (при STmIn -»<$Ттах) расходы жид-
кости. Использование больших расходов жидкости (Q>5 см3/с)
вызывает увеличение износа медного ЭИ и опасность возникнове-
ния значительных отжимающих усилий на инструмент. Поэтому
реализация этого условия наиболее целесообразна на черновых
режимах при F с 3500 мм2 и достаточно мощном приводе подач.
Работа на малых расходах жидкости (Q=0,05-f5 <см3/с) деле-*
сообразна при относительно низких температурных нагрузках
электродов и наличии средств интенсификации процесса удаления
продуктов эрозии из МЭП (вибрация электродов, релаксация,
импульсная прокачка).
Рис. 33. Зависимость производительности (М) й износа (у) при обработке мед-
ным электродом от расхода жидкости
а —/Ср=4 А, ти=20 мкс; б —/ср=12 А, ти=100 мкс
Рис. 34. Зависимость производительности (М) и износа (у) при
обработке графитовым электродом от расхода жидкости:
а —/Ср"=12 А, ТИ=1ОО МКС; б — /ср=4 А, ти=20 мкс
Стабильность обработки, характеризуемую равномерной пода-
чей электрода и постоянным рабочим напряжением, можно полу-
чить только при следующих условиях.
107
Расход жидкости, циркулирующей между электродом и де-
талью, должен находиться в пределах допустимой величины.
Расход жидкости выбирается таким образом, чтобы для задан-
ного режима производительность была наибольшей, а износ
электрода не выходил за допустимые пределы.
Установлено, что для медных электродов диапазон оптималь-
ных расходов жидкости уже, чем для графитовых. В частности,
верхний предел расхода жидкости для меди значительно ниже, так
как износ меди в отличие от износа графита увеличивается с по-
вышением расхода,
С увеличением длины пробега жидкости в МЭП увеличивается
количество частиц. При определенном уровне концентрации ча-
стиц появляется . нестабильность процесса. Согласно данным
CETIM, стабильность может быть достигнута тогда, когда отноше-
ние длины пробега жидкости в МЭП к средней величине МЭЗ по
всей длине не превышает 500 (//S<500). Выбор оптимального рас-
хода жидкости возможен лишь при заданной скорости потока.
Взаимосвязь расхода жидкости и скорости потока следующая:
Q = vg,
где g — сечение потока.
Рис. 35. Расчетная схема для определения скорости
потока
Общйй расход жидкости, поступающей в МЭП и выходящей из
него, остается постоянным, а скорость потока изменяется от точки
А к точке М обратно пропорционально сечению (рис. 35, а). Ско-
рость потока на входе в точке А равна:
VA =	,
Sa
тле gA ^S^ndj.
Скорость потока в точке М составляет:
„ _0_
Vm —	>
ём
где gM =Sr2nr.
108
Скорость потока на выходе из бокового зазора в точке В
равна:	~~
 где S6 =-^ (dg — d2), dg = d+2S6.
При прокачке жидкости скорость потока максимальна на входе
в МЭП и минимальна на периферии обрабатываемой полости
(рис. 35, б). Следовательно, при одном и том же расходе жидкости
состояние МЭП зависит от формы и размеров детали.
CETIM на основании экспериментальных данных для диапазо-
на получистовых и "чистовых режимов вычислил предельные вели-
чины скоростей потока tWn и 1>тах, между которыми обработка
практически оптимальная. Так, для графитовых электродов t>min= .
= 0,03 И t?max = 0,8 м/с, ДЛЯ МеДНЫХ электродов l>mln = 0,03 и
^шах = 0,2 м/с.	'
При обработке относительно небольших поверхностей следует
выдерживать определенное соотношение максимальной и минималь-'
ной длины трассы эвакуации /щахДипп- Если соотношение длин
слишком велико, жидкость будет протекать в основном по одному
направлению, где трасса эвакуации наикратчайшая. Это приводит
к неравномерности МЭЗ на входе в прошиваемую полость и к на-
рушению стабильности процесса. Экспериментально установлено,
что если соотношение -^-х <2, то распределение потока по поверх-
Anin
ности электродов практически равномерно.
Для деталей призматической формы при определении /тах и •
/тт принимается во внимание только торцовый пробег, для фа-
сонных полостей — весь пробег диэлектрика между электродом и
деталью (рис. 36).
б	'	в
Рис. 36. Типовые случаи прошивания отверстий:
а — глухих призматических полостей; б—фасонной полости; в—, фасонной
полости больших размеров с несколькими отверстиями для циркуляции
/
- 109
Пр'и обработке деталей сложной формы и больших размеров
отверстия для прокачки и дегазации распределяются с учетом обес-
печения равномерности потока жидкости в МЭП и условие соблю-
дения для каждого отверстия -соотношения /тах//пйп<2 в целях
сокращения трудоемкости проектирования ЭИ можнрне проверять.
Реализация изложенных выше критериев оптимизации цирку-
ляции жидкости в МЭП производится в два этапа: i
выбирают расположение отверстий для циркуляции в зависи-
мости от формы и размеров электрода с соблюдением соотноше-
ний Z/S<500 И /max/^mln^ 2'
рассчитывают необходимый расход жидкости, задаваясь значе-
нием оптимальной скорости потока (Vb C^mln)’
Q = VBgB-
Площадь выходного сечения ge = Рв S,
где Рв —периметр обрабатываемой полости.
Скорость потока на входе в МЭП определяется по формуле
где d i — диаметр отверстия для прокачки жидкости.
Вычисленная скорость и а должна удовлетворять условию
UА -^^тах-
При va >^тах обработка будет нестабильной. В этом случае
уменьшают первоначально выбранную величину ив, приняв ив =
= ^тш, или увеличивают входной периметр, повышая диаметр и
число входных отверстий для циркуляции.
Отношение v a /vb потока жидкости равно: г
VA   QPВ S   РВ
vB л diSQ л d[
Во всех расчетах S — ориентировочная величина бокового за-
зора для используемого режима, взятая из руководства по станку.
Вычисленный расход жидкости должен контролироваться рас-
ходомером и поддерживаться постоянным в процессе обработки.
Примеры реализации критериев оптимизации расхода жидко-
сти.
1. Обработка прямоугольной призматической
полости (рис. 37, а).
Размер графитового электрода 40X30 мм; dz=4 мм; S«0,1 мм.
Проверка положения отверстия для прокачки (1/8, /тахЛтш)-
максимальный торцовый пробег жидкости (по диагонали)
4пах=25-2 = 23 мм; = 22 ^230<500;'/mln=13 мм;
S 0 у 1	*
^тах   23	2	~~
^min	13
Расчет расхода жидкости:
принимаем о в =0,05 м/с; vmin=0.03 м/с;
сечение потока на выходе равно:
gB =(40)2-30,2) —(40-30) =14,04 мм2 = 14,04-10~6 м2;
Q = 0,05 • 14,04 • 10-6=70,2 • 10~8 м3/с=70,2 • 10"5 л/с;
сечение потока на входе в МЭП составляет:
gA = л 4,5 = л • 4 • 0,1 = 1,256 мм2 = 1,256 • 10-6 м2;
скорость потока i/a входе равна:
vA = — = -70,2-°-8- =55,9 • IO-2 м/с = 0,559 м/с;
ёл 1,256-10-6
VA < t»max =0,8 М/С.
Рис. 37. Примеры расчета расхода жид-
кости х
2. Обработка полости в форме усеченного ко-
нуса (рис. 37, б).
Глубина полости 50,1 мм; медный электрод; угол вершины
конуса 30°, нижний диаметр усеченного конуса 40 мМ; d, =4 мм;
5 = 0,1 мм.
Проверка положения отверстия для прокачки (l/S; Imax/Anin):
/щах = 4 + 1б ; Алах = (20—2) +	=69,3 мм ;
cos15°
—	69^3 =693>500 .
S 0,1
Соотношение //S<500 лишь при глубине обработки йс30,8 мм.
Следовательно, при й>30,8 мм следует применить дополнительное
средство интенсификации процесса удаления продуктов эрозии,
например релаксацию электрода. /т»т//тш=1. так как электрод
представляет собой тело вращения.
Расчет расхода жидкости проводится на длину, обработки
30 мм. Сечение потока на выходе на уровне 30 мМ ра$но:/
gB =n<tiS =3,14-2-(20+30-/gl5°)-0,l у /
=3,14-56-0,1 = 17,58 мм2 = 17,58- 10-6л/;
скорость на выходе принимают оэ=0,04 м/с (t>mm=0.03 м/с).
Тогда	/
Q = 0,04-17,58 -10-6 =70,32- 10~8м3/с = 70,32-10~5 л/с;
скорость потока на входе составляет:
Q	70,32-КГ8	70,32-10~8	сс п , -» л ееп
va =	=.— --------- = —:---------= 55,9-10~2 м/с2-=0,559 м/с .
ёд л-4-0,1	1,256-10~6
>
Скорость на входе значительно больше допустимой vmax=
= 0,2 м/с. Обработка не будет оптимальной, так как произойдет
повышение износа электрода.
Скорость потока на входе можно уменьшить до допустимых
значений, если увеличить dh до 11 мм. Однако это приведет к уве-
личению диаметра необработанного выступа, для удаления кото-
рого потребуется осуществить трудоемкую операцию шлифования.
Поэтому экономичнее вести обработку с рассчитанным расходом
жидкости с dz = 4 мм и повышенным износом, а затем выполнить
калибровку полости вторым электродом.
При определении параметров промывки для деталей сложной
формы и больших размеров принимают следующие допущения:
- общий расход жидкости, поступающей из насоса к электроду,
равномерно распределяется по всем отверстиям для прокачки. Из
этого следует, что скорость жидкости на входе в МЭП одинакова
для всех отверстий, если они имеют одинаковый диаметр:
Qi = Q2 = Сз “ “7" »
о
Ул, = Ул, = Ул, =
Q
Зл diS
' выходная скорость потока одинакова во всех точках периметра
на периферии полости, т. е. в расчет принимается средняя скорость
потока.
Основные этапы расчета параметров промывки МЭП для дета-
лей сложной формы и больших размеров следующие:
определение минимального количества отверстий п при задан-
ном dz, учитывая, что vb должна быть по крайней мере р^авна
Упцп, a va не должна превышать umax:	4
&А ^тах .
ёв umin
112
сечение на выходе ёв рассчитывается по периметру Рв поло-
сти на уровне верхней поверхности детали:
\	ёв = Рв $;
сечение на^рходе ё& представляет собой сумму сечевий пото-
ков, входящих в МЭП по различным отверстиям для прокачки:
•	gA = ngAl =tmdiS;
в то же время
л- _ л- ymln
gA = gB -- ,
^тах
ИЛИ
gA = PBSv-^ = nndiS-,
^тах
откуда
fl =	• ^min . РВ _ ^тах
Л d[ ^тах	П Jldi	^mln
где nndi—минимальная сумма периметров отверстий для про-
качки.
Расположение отверстий для прокачки и дегазации определяют
в зависимости от формы и. размеров электрода, соблюдая условие
//5 <500 и не проверяя соблюдение условия /щах/4пт<2. Действи-
тельное число отверстий п должно быть не менее расчетного.
Необходимый расход жидкости* вычисляется на основе предпо-
ложения, ЧТО Vb =^mln, тогда
Q ==	= ^mln^В $ •
Этот же расчет можно сделать, предположив, что va =^maxi
Тогда
Q = Цпах&А = ^тах-^Л 5 •
3. Обработка полости литейной матрицы (ша-
туна).
Материал электрода — графит.
Черновой режим: /ср=70 А; /и=150 мкс; 5=0,129, мм. Чистовой
режим.* /Ср=12 А; /и=20 мкс; 5 = 0,045 мм.
Расчет минимального количества отверстий для прокачки:
4/ = 1,5мм; Рв=500мм; umln =0,03м/с; Ута* = 0,8 м/с;
Тогда
in	500 • 0,03
^тах л* I к5-О,8
Реальное число отверстий п определяют в зависимости от их
формы и размеров, но следует соблюдать условие: д>4.
Определение расположения отверстий для прокдчки й дега-
зации:	/
отверстия для прокачки располагают в выступах Электрода, от-
верстия для дегазации—во впадинах. Всего необходимо сделать
восемь отверстий для прокачки и пять — для дегазации (рис. 38).
f
Контиг) N1 Контов N 2 Контор 1/3
Рис. 38. Схема циркуляции жидкости на
крупных электродах
Проверяют условие. //<$<500, т. е. /<5005. На черновом режиме
/<500*0,129 = 64,5 мм, а на чистовом /<500*0,045 =22,5 мм. Это
условие позволяет проверить расположение- отверстий относитель-
но края полости и относительно друг друга.
Расчет расхода жидкости:
черновой режим: принимают v л =0,7 м/с; тогда
Q = vAgA, Q =0,7-1,5* 10_3 л-8 0,129* 10~3=3,4-Ю^м’/с;
определяют од на выходе потока:
Q	3,4-КГ6	плс .
Vb =	----------- =0,05 м/с;
ёв	500-10~3-0,129-10—3
чистовой режим:
Q = vAgA;
Q = 0,7* 1,5* 10-3л'8* 0,045 • 10-3 = 1,19* 10~6 м3/с.
Организация циркуляции жидкости:
при подаче жидкости следует учесть, что электроды имеют
различную высоту. Данный электрод можно разделить на три
контура в зависимости от момента их>вступления в работу: контур
№ 1—отверстия 4—5—6—7—8; контур № 2 — отверстия 2—3;
контур № 3 — отверстие !.
Чтобы избежать преимущественного протекания жидкости в
контурах, где обработка еще не началась, следует подавать жид-
кость в каждый контур отдельно по мере углубления электрода4.
Расход жидкости измеряется в каждом контуре. Контур снабжает-
ся жидкостью в соответствии с количеством отверстий.
Черновой режим:
114
контур № 1:
Q = 3,410 6-5 =2,13• 10-6 м3/с;
8
контур № 2:
Q 4.10“6.9
Q =	—- =0,85 - 10~6м8/с;
контур № 3:
Q 4.1 Л—6
Q =	=0,43 • 10-6 м®/с.
Чистовой режим:
контур № 1:
л 1.1910-6-5 л„с 1Л й ,,
У = -----S—~ = 0,75 • 10~6 м3/с;
О
контур № 2:
Q = 1,19 10~6 ? =0,3 • 10—6 м3/с;
8
_ контур № 3:
Q = 1U =0,15 -10~6 м3/с.
При циркуляции жидкости в МЭП с помощью, отсоса величины
скорости потока, соответствующие оптимальной обработке, те же,
что и при прокачке. Однако при расчетах следует иметь в виду,
что скорость потока на входе ниже, чем на выходе.
Для измерения расхода жидкости при отсосе из нее необходима
удалить твердые частицы и газ.
Рассмотрим зависимости величины коррекции ЭИ от высоты
микронеровностей /?тах и глубины дефектного слоя Та. Эти пара-
метры определяются в основном электрическим режимом, тепло-
физическими свойствами обрабатываемого материала и размерами
обрабатываемой поверхности. Значения /?тах и Та увеличиваются
с ростом энергии импульса На финишных режимах с №$<?
<0,002-т-0,003 Дж не происходит заметных изменений в. поверхно-
стных слоях металла. С ухудшением обрабатываемости материала
значения 7?тах и Та уменьшаются.
Влияние размеров обрабатываемой поверхности на ее качество
проявляется через условия эвакуации продуктов эрозии. Если
площадь обрабатываемой поверхности меньше оптимальной (при
высоких технологических плотностях тока), в МЭП скапливаются
газы, из-за которых условия охлаждения поверхностей ухудшают-
ся и поверхности часто имеют оплавленный вид.
па
Величина Afmax примерно соответствует максимальной глубине
кратера. Между 7?тах и ее среднеарифметическим значение R& су-
ществует следующая связь:
^тах = ® ^а »
где коэффициент а^4,5 т-7.
Взаимосвязь между Та и /?тах представлена на рис. 39. Отно-
Рис 39. Зависимость глубины из-
мененного слоя от высоты микро-
неровностей

шение /?тах чернового и получи-
стового режимов изменяется от 3
до 5, получистового и чистового
режимов при обработке призма-
тических форм—от 2,5 до 3,5, при
обработке фасонных полостей —
от 2 до 3,5.
При обработке поверхностей с
высокой чистотой желательно ис-
пользовать минимальные величи-
ны этих соотношений.
В соотношении /?тах обрабаты-
ваемой поверхности^ и поля допу-
ска на ее размер величина 7?тах
должна находиться в пределах
четверти и половины поля до-
пуска:
Из изложенного следует, что и-электроды, используемые для
черновой, получистовой и чистовой обработки, будут иметь разные
размеры.
Значение пространственных отклонений “ра при ЭЭО опреде-
ляется такими параметрами геометрической точности станка, как
плоскостность поверхности стола, перпендикулярность перемеще-
ния инструментальной головки к рабочей поверхности стола, точ-
ность установки стола в координатах и т. п.; температурными
деформациями обрабатываемой полости и искажением ее формы
в результате температурных Деформаций ЭИ.
д Погрешность установки детали гь при расчете величины кор-
рекции рабочей части ЭИ принимается равной нулю, так как чер-
новая, получистовая и чистовая обработка полости электроэро-
зионным способом обычно ведется без переустановок.
При коррекции размеров рабочей части ЭИ
следует различать следующие случаи объемного копирования, от-
личающиеся особенностями учета МЭЗ (рис. 40).
Обработка фасонных поверхностей типа тел вращения без ор-
битального движения ЭИ (рис. 40, а).
116
Размеры ЭИ наиболее целесообразно занижать эквивидистант-
но размерам детали на величину z6niIn и максимального торцового
зазора, образующегося на входе в прошиваемую полость. Причем
в случае использования нескольких ЭИ и различных режимов об-
работки (чернового, получистового и чистового) размеры ЭИ за-
а
Рис. 40. Схемы объемного копирования, отличаю-
щиеся особенностями учета межэлектродного за-
зора при коррекции размеров ЭИ:
1 — действительный профиль прошитой полости; 2 — про-
филь, заданный чертежом
нижаются на величины коррекции, характерные для соответствую-
щего режима.
В случае использования одного ЭИ с последующим переключе-
нием режимов по мере углубления от чернового к чистовому раз-
меры ЭИ занижаются на величину коррекции, характерную для
чистового режима.
117
Обработка фасонных поверхностей, представляющих собой со-
четание вертикальных и наклонных поверхностей, без орбитального
движения ЭИ (рис. 40, б).
Использование одного ЭИ с последующим переключением ре-
жимов по мере его углубления невозможно, так как на входе в
прошиваемую полость имеются как торцовые, так и значительно
превышающие их по величине боковые зазоры. Вертикальные уча-
стки поверхности ЭИ при этом следует занижать эквидистантно
профилю детали на величину соответствующих zftmin и S$, наклон-
ные участки поверхности — на величину z*min и STmax . Такой спо-
соб учета зазора частично исключает завышение припуска на
последующую обработку, обеспечивая его относительную равно-
мерность # на входе в обрабатываемую полость. Изменение при
этом радиусов перехода на ЭИ не вызывает затруднений в его из-
готовлении.
Обработка фасонных поверхностей с последующей доводкой их
орбитальным движением ЭИ (рис. 40, в).
Предварительное профилирование полости осуществляется при -
поступательном перемещении ЭИ, доводка поверхности — при ор-
битальном движении ЭИ. Размеры ЭИ по сравнению с размерами
детали после доводки занижаются эквидистантно на величину
Smax на входе в прошиваемую полость (STmax —для фасонных по-
верхностей деталей типа тел вращения, S&— для поверхностей,
представляющих сочетание вертикальных и наклонных поверхно- v
стей) и припуска на доводку (Апах+^а после черновой обработки).
Амплитуда колебаний ЭИ при орбитальном движении умень-
шается по сравнению с величиной коррекции ЭИ на величину
образующегося при доводке торцового зазора (5TmIn).
Обработка отверстий, пазов, щелей стержневым ЭИ с постоян-
ным сечением (рис. 40, г).
Размеры ЭИ следует занижать по сравнению с размерами де-
тали эквидистантно на величину и 5бтах на входе в проши-
ваемое отверстие, паз, щель. '
Обработка призматических и фасонных поверхностей одним
ЭИ с последующей доводкой за счет ружных боковых перемещений
крестового стола с деталью относительно инструмента.
Размеры ЭИ занижаются по сравнению с размерами детали
эквидистантно на величину коррекции, соответствующую черно-
вому режиму. Принцип учета зазоров при этом аналогичен первым
двум случаям.
Обработка наружных призматических поверхностей типа пуан-
сона вырубного штампа (рис. 40, б) прорезными ЭИ. Размеры ЭИ
больше номинального размера пуансона 3 на величину соответст-
вующих z btnln и 5б.
Вследствие фактической неравномерности 5Т и 5б по поверхно-
сти электрода при коррекции размеров ЭИ по эквидистанте возни-
118
кает погрешность обработки. На чистовых режимах эта погреш-
ность составляет 0,01—0,03 мм и во многих случаях не будет вы-
ходить за-пределы допуска на деталь. На черновых и получисто-
вых режимах погрешность от неравномерности So достигает 0,3—
0,35 мм, от неравномерности ST —0,2—0,25 мм. Однако величины
этих погрешностей, а также погрешностей от износа ЭИ можно ча-
стично компенсировать при обработке, применяя специальные
приемы. Например, погрешность от неравномерности So можно
устранить, применяя орбитальное движение ЭИ, вспомогательную
алюминиевую пластинку и отсос жидкости; погрешность от нерав-
номерности ST — врезанием ЭИ с продольной Подачей на чистовом
. переходе перед сообщением ему орбитального движения. При об-
работке деталей типа матриц вырубных 'штампов фактическая не-
равномерность S используется для получения заданнной черте-
жом конусности.
При повышенных требованиях к точности ЭЭО фасонной поло-
сти, особенно при обработке ее с последующей доводкой орбиталь-
ным движением'ЭИ, профиль последнего корректируется аналогич-
но первым трем случаям, но по горизонтальным сечениям. При
этом участки поверхности ЭИ, перпендикулярные направлению
подачи, располагают по отношению к детали на расстоянии
ЭИ, изготовляемые методом вихревого копирования, независи-
мо от требований к точности обработки корректируются только по
горизонтальным сечениям аналогично третьему случаю. Износ ЭИ
при корректировке обычно не учитывается, так как определение
его с большой точностью в реальных условиях затруднено.
Расчет значений составляющих величины кор-
рекции. Поскольку STma^ при обработке фасонных полостей
практически равен 5б0, для расчета размеров ЭИ при объемном
копировании необходимо определить значения 5б и STmin. Для их
определения построены интерполяционные модели.
Модель 1. Расчет бокового зазора на чистовых режимах:
S6 = 6(2,12+4,12/ср —0,0001/+ 3,29^ + О,195(/о + 0,39/-Ь
+0,785Л — 0,065/ср/ — 0,02/срЯ — О,ОО8/ср(7о),
где 5б — расчетное значение бокового зазора;
k — коэффициент, зависящий оть материала электродов;
Uо — амплитудное напряжение холостого хода, В;
/ — технологическая плотность тока, Д/см2;
h — длина вертикальной трассы эвакуации продуктов эро-
зии, мМ.
Модель 2. Расчет бокового зазора на черновых и получистовых
режимах:
л , е1’252 /0’377 9°’039(1пА)0’25
к —— п__________*
(In Л1’65	/0’076(Q/z?)°’°^3 ’
119
где е — основание натуральных логарифмов, равное 2,71;
R — радиус эвакуации.
Модель 3. Расчет ST/nin на черновых и получистовых режимах:
>0,59 т0,02 7/0,5 .0,28
-	== k СР ° 7
Tmln	e7J ^0,05 q0,46 .
Параметры интерполяционных моделей
Модель
2
3
Средний ток /ср, А .	. «	2—10
Частота Д Гц................ 22	000—200 000
Скважность,^...............1,5—4,0
Амплитудное напряжение холо-
стого хода, UQt В .	.	.	65—200
Технологическая плотность то-
ка, /, А/см2 .	...	.	.	1—30
- Длина вертикальной трассы
эвакуации продуктов эро-
зии А, мм................ 1—50
Отношение Q/R, см2/с . . .	1—10
4—85
1 000—44 000
1,1—5,0
50—300
0,5—49,0
2—55
0,14—36,0
4—80
400—44 000
1,1—5,0
50—300
0,4—28,0
За /ср принимается его значение при минимальной паузе между
пачками импульсов (генераторы типа ШГИ).
Величины f и q для источников питания французских фирм
определяются из -соотношений
7 = г4тЮв[Гц]; <7 = ^,
*Т ‘П	‘и
где и tn — соответственно длительность импульсов и пауз в мкс.
Технологическая плотность тока определяется как отношение
IC^F. Для электродов призматической формы площадь обработки
соответствует 'площади обрабатываемой электродом фронтальной
поверхности.
При использовании электродов объемной фасонной формы ско-
рость подачи на различных участках обрабатываемой поверхности
зависит от наклона поверхности к направлению подачи. На участ-
ках, перпендикулярных к направлению подачи, воздействие разря-
дов интенсивнее, чем на наклонных. Площадь обработки в таких
случаях равна
р —
-------»
COS ф
где Fnp — площадь проекции всей поверхности на плоскость, пер-
пендикулярную к подаче;
120
Ф — наименьший угол наклона поверхности к горизонтальной
плоскости.
Рекомендуемые значения плотности тока, приведены в табл. 22.
Таблица 22
Материал электрода	Полярность	Материал детали	Плотность тока, А/см1	
			Рабочая поверхность электрода F	
			>15 см1	<15 см1
Медь »	Обратная	Сталь	»3	8—15
Графит	То же		3—8	8—12
	Прямая		—-	6—8
Медно-вольфрамовая композиция	Обратная		—-	5—7
	Прямая	Твердый сплав	л	15
Приведенные значения плотностей тока могут быть изменены
в зависимости от выполняемых работ. При обработке небольших
поверхностей с хорошо налаженной циркуляцией диэлектрика в
рабочей зоне плотности тока обычно выше рекомендуемых. Напри-
мер, при F=1 см2 величина / может достигать 26 А/см2. При про-
шивании отверстия диаметром 5 мм с помощью трубчатого элек-
трода с рабочим сечением 1 мм2 при /Ср—2 А плотность тока со-
ставляет 200 А/см2.
За длину вертикальной трассы эвакуации продуктов эрозии
принята длина вертикального участка взаимодействия электродов
(рис. 41), т. е. участка, не подвергающегося непрерывному воз-
действию разрядов. На черновых режимах вертикальными реко-
мендуется считать уклоны до 1°.
Под расходом Q при расчете зазора STinln понимается расход,
поступающий в i-e отверстие для прокачки, при расчете зазора
5б — общий расход жидкости.
Значение i-ro расхода жидкости с достаточной-для практики
точностью определяется как отношение общего расхода к числу
отверстий для прокачки. Общий расход жидкости, поступающей в
МЭП, должен контролироваться с помдщью соответствующих
расходомеров. Если в системе принудительной циркуляции рабо-
чей жидкости таких приборов нет, то ориентировочно значение
расхода жидкости можно определить по соответствующему ему
давлению, хотя такой способ и приводит к увеличению ошибки
предсказания величины зазора.
121
Без принудительной циркуляции* рабочей среды обновление
жидкости в МЭП, обусловленной самим процессом ЭЭО, и общий
расход жидкости при энергиях 0,045—1,5 Дж составляет 0,12—
0,27 см3/с. Такие же значения расхода жидкости следует учитывать
при расчете величины зазора в случае доводки (фасонных поверх-
ностей ЭИ с орбитальным движением..За радиус р при обработке
фасонного отверстия по предварительно прошитому и при обра-
ботке фасонных полостей, когда соблюдены соотношения 1/S<500
И /тахДтш<2, следует принимать радиус условной окружности,
длина которой равна периметру контура. Аналогично определяется
р и при отсутствии принудительной циркуляции рабочей среды.
Рис.\41. Длина вертикальной трассы I эвакуации для электродов раз-
личной формы:
а — со скругленным торцом; б — цилиндрической; в — ступенчатой
Если на входе в прошиваемую полостЬ соотношение
будет иметь место неравномерность -торцовых и боковых зазоров.
Точность поддержания значений входных параметров состав-
ляет 5—10%, расхода жидкости и соотношения Q/p—45%. Реко-
мендуемые области применения построенных моделей, определен-
ные исходя из ошибки предсказания зазора (доверительные оцен-
ки) по модели, приведены в табл. 23.
Как видно из табл. 23, с вероятностью Р можно утверждать,
что истинное значение So, ST min отличается от расчетного не более
чем на ±е, величины которых не выходят за пределы допустимых
погрешностей определения зазора для соответствующих допусков.
Если направление эвакуации продуктов ‘ эрозии исключает
прохождение разрядов между боковыми поверхностями через эва-
куируемые частицы (например, работа с отсосом), боковой зазор
равен своему начальному значению, т. е. 5б=5б0. Расчет Sc0 про-
изводится по моделям 1 и 2 соответственно для Л=1,0 и 1,2 мм.
Интерполяционные модели построены для пределов изменения
параметров, приведенных на стр. 20. Использование моделей для
расчета зазоров за пределами выбранных областей приводит к
увеличению ошибки предсказания Значений зазоров.
122
Таблица 23
ч. Операция	Допуск б ,мм	Частота импульсов f, кгц	Сила тока /» А	Мо- дель	Доверительные Л оценки S	
					±£, ММ	р
Обработка объемных фасонных поверхностей и отверстий без орби- тального движения ЭИ	>0,07	1—44	4—85	2	±0,01	0,95
	>0,03	22—200	' 2—10 •	1	±0,0077	0,95 ’
	0,02				±0,006 t •	0,90
Доводка фасонных поверхностей с "орби- тальным движением ЭИ	>0,08	1—44	4—80	3	±0,012	0,95 •
При применении построенных моделей для 'более жестких режи-
мов увеличивающаяся погрешность предсказания ±е, как правило,
не выходит за пределы допустимой для величины зазоров погреш-
ности ±Д5, так как при этом увеличиваются значения допусков
на размеры.
Экспериментально установлено, что в модели 1 предел по току
на частотах 88—200 кГц может быть расширен до 20 А.
Модель 2 можно использовать для расчета зазоров при расши-
рении пределов по /ср или т. е. по одному из параметров, в два
раза по сравнению с предусмотренными в модели (см. табл. 23).
Например, для сочетания f=88 кГц, /Ср=40 А или f=l кГц, /Срт
= 150 А предел по скважности для всех моделей может быть рас-
ширен до 7—8.
Приведенная в табл. 23 точность предсказания зазоров гаран-
тируется при условии, что в МЭП поступает жидкость, в которой
весовая концентрация продуктов эрозии не превышает значений,
приведенных в табл. 24. В противном случае (сильно загрязнен-
ная нефильтрованная жидкость) истинные значения зазоров будут
превышать расчетные.
Приведенные выше модели зазоров построены для пары элек-
тродов медь — сталь 45 при использовании импульсов прямоуголь-
ной формы и рекомендуются для углеродистых и низколегирован-
ных конструкционных сталей, а также близких к ним по обрабаты-
ваемости инструментальных сталей. При других сочетаниях мате-
риалов электродов количественные оценки изменяются, хотя качест-
венный характер зависимостей зазора от условий обработки в ос-
новном не меняется. Поэтому для неисследованных пар материалов
123
Таблица 24
Частота импульсов f, Гц	Средний ток ^ср» А	Энергия импульсов, Дж	Весовая кон* центрация продуктов эрозии в жидкости, %
400	55	3,72	0,49
8000	32	0,108	0,38
22000	15	0,018	0,24
44000	9	0,0055	0,16
Примечание. Весовая
продуктов эро-
продуктами
технически
Примечание. Весовая концентрация
зии —это отношение разности плотностей среды с
эрозии и технически чистой . среды к плотности
чистой среды.
ЭИ величины зазоров рекомендуется определять
ветствующих переходных коэффициентов:
С ПОМОЩЬЮ соот-
сталь 45 •
На чистовых и получистовых режимах наиболее распростране-
ны пары электродов медь — сталь 45, медь — твердый сплав и уг-
леграфит — сталь 45, значения коэффициентов для которых состав-
ляют 1,0; 0,5 и 0,7 соответственно. При силовых импульсах гребен-
чатой формы напряжение в паузе не снижается до нуля, и через
МЭП протекает ток.
Экспериментально установлено, что величина Sc при гребенча-
тых импульсах в 1,53 раза больше значений, получаемых расчет-
ным путем для используемого /Ср по построенным моделям.
Пример расчета зазоров. Обрабатывается квадратное
отверстие 22X22 мм. Припуск на сторону 0,3 мм. Условия обработ-
ки: /=66000 Гц, /ср=3 А, 9=3, £/0—200 В, й='10 мм. Минималь-
ный допуск на поперечные размеры отверстия 0,033 мм, электроды:
медь — сталь 45.
Расчет 8б во входном сечении ЭИ:
для /=66000 Гц, /ср=3 А и 6=0,033 мм следует использовать
модель 1:
«б =2,12+4,12/ср — 0,0001/ + 3,299 + 0,19517о + 0,39/ +
+0.785Й — 0,065/ср/ — 0,02/cp/i — 0,008/Ср(/о.
Входящее в формулу значение технологической плотности тока
при площади обработки Г=2,22—2,172=4,84—4,709=0,131 см2
равно:
/ = — =22,9 А/см2.
'	0,131
124
Тогда
$б =2,12+4,12 • 3—0,0001 • 66000+3,29 • 3+0,195 • 200+
+0,39-22,9+0,785-10—0,065-3-22,9—0,02-Зе 10—
—0,008 • 3 • 200—63,66 мкм;
$б = 0,064 мм.
Время ручного счета по моделям составляет 20—25 мин. С це-
лью снижения трудоемкости расчета для модели 2 построена ра-
бочая номограмма (рис. 42), где штриховыми линиями показан
пример определения зазора для режима /Ср=30 A; f=8 кГц; h =
= 6 мм; Q/p=4 см2/с; /=0,5 А/см2; (/о = 300 В:
gl,252 ;0.377 ?О,39 0П ^0,25
5б =	(1П/)1-65 ^’П7 /.<>76^^)0.083	•
Сначала на номограмме отыскиваем точку с координатами
/Ср=30 А, $б=0. Далее движемся по чертежу параллельно коор-
динатным осям до встречи с прямыми, соответствующими задан-
ным значениям параметров. Ордината последней точки, принадле-
жащей прямой Uа=300 В, будет искомым значением зазора
$6 = 0,183 мм.
Скважность как статистически незначимый фактор при построе-
нии номограммы не учитывалась.
Значения высоты микронеровностей /?гаах для углеродистых,
низколегированных конструкционных и инструментальных сталей,,
а также жаропрочных сцлавов на никелевой основе определяются
по рис. 43.
Соотношение 7Ср// косвенно характеризует величину энергии
импульсов. Значения /?тах для твердых сплавов составляют 0,34
от указанных выше. На рис. 44 и 45 приведены зависимости Та от
отношения /Ср/Д
Пространственные отклонения ра определяются приближенно
по формуле
Pa = V(PiA)4- АП (p2 L)2 ,
где pi—пространственные отклонения в мкм/мм глубины проши-
ваемой полости, обусловленные геометрической неточно-
стью станка (яеплоскостность рабочей поверхности стола,
неперпендикулярность перемещения инструментальной
головки к рабочей поверхности' стола, х неперпендику-
лярность ^перемещения гильзы к поверхности стола);
h — глубина обрабатываемой полости., мм;
До — эксцентриситет обрабатываемого отверстия относительно
наружной поверхности, обусловленный неточностью уста-
новки координат стола станка или ЭИ, мкм;
р2 — удельная кривизна обрабатываемой поверхности, мкм/мм,
обусловленная температурными деформациями детали,
и ЭИ;
L — наибольший размер обрабатываемой полости, мм.
125
to
o>
4
jy, ни
7, Mem
Рис. 42. Номограмма для определения величины бокового зазора для модели 2 в зависимости от
плотности тока /, напряжения холостого хода £/0, среднего тока /ср , глубины обработки Л, часто-
ты f и отношения расхода к длине трассы Q/p
ьо
Rr.MKM
Рис. 43. Зависимость высоты микронеровностей от соотношения среднего тока к частоте импульсов для угле-
родистых, низколегированных конструкционных и инструментальных сталей, а* также жаропрочных сплавов
на никелевой основе (ЭИ — медь)
•)
NO
00
Та, мкм
Ориентировочные значения p.i и До определяются как корень
квадратный из суммы квадратов отдельных составляющих.
Удельная кривизна р2 для режимов, обеспечивающих шерохо-
ватость поверхности 7?а>80 мкм, составляет 1,08 мкм/мм, а при
/?а<^40 мкм — 0,32 мкм/мм и при /?а<Ю мкм —0,26 мкм/мм.
CETIM при коррекции размеров ЭИ использует упрощенную
Рис. 45. Зависимость глубины измененного слоя от соотношения
среднего тока и частоты импульсов (ЭИ — медь)
Рис. 46. Соотношения профилей'электро-
дов после черновой, получистовой и чис-
товой обработок:
Si, S2, S» —зазоры на черновом, получисто-
вом и чистовом режимах; Ri, R2, Яз —высоты
икр©неровностей на Черновом, получистовом
и чистовом режимах; 2т{П1 ; Zmins — ми-
нимальные припуски после черновой, полу-
чистовой и чистовой обработки; 1 — профиль
ЭИ для черновой, обработки; 2 — профиль де-
тали после черновой обработки; 3 — профиль
ЭИ для получистовой обработки; 4 — профиль
детали после получистовой обработки; 5—про-
филь ЭИ для чистовой обработки;-'б — про-
филь детали после чистовой обработки
методику расчета минимального припуска на последующую обра-
ботку. Припуск на последующую обработку определяется как сум-
ма высот микронеровностей выполняемого и последующих перехо-
дов (исключая чистовой), увеличенных в k раз, и величин зазоров
всех последующих переходов.
Согласно указанной методики, припуск после черновой обра-
ботки (рис. 46) определяется:
^bmin = ^maxi “1* ^2 “Ь гьт, >
mini	mine
5—2962
129
а после получистоаой обработки:
Rtnax., Ss .
mirij
. Коэффициенты k и k' составляют 0,5<& (или k') <2.
Величина k (или k') минимальна (k=0,5) при условии уста-
новки ЭИ с большой точностью, обработки призматической проре-
зи небольшой глубины (<10 мм) и при фасонной и объемной фор-
мах ЭИ.
При обработке очень хрупких материалов (промышленные ме-
таллические карбиды) на черновом режиме при длительности им-
пульсов /и>50 мкс могут образоваться микротрещины.
Чтобы исключить эти дефекты на чистовом режиме даже при
наличии упомянутых выше условий следует принять k=2.
На рис. 47 приведена схема расчета размеров призматических
электродов. По методике CETI-М они определяются:
Рис. 47. Диаметральные размеры призматиче-
ских электродов:
1 — для чистовой обработки; 2 — для получистовой
обработки; 3 — для черновой обработки
Рис. 48. Диаметральные раз-
меры пластинчатых элект-
родов:
1—3 — ЭИ для черновой, полу-
чистовой и чистовой обработки
соответственно
чистовая обработка
В3 = Л 2S3;
получистовая обработка
В2 = A- 2(S2 + zb ) = А - 2(S2 4- k'R 4- S3);
min?	max>
30
черновая обработка
Вх = Л - 2(SX 4- zb ) = Л - 2(SX 4- kR  4- S2 4-*'Я	4- S3).
mini	maxi	maxj
Есл.и для обработки используются только два призматических
ЭИ (черновой и чистовой), то их размеры определяются следую-
щим образом:
53 = A 2S3; В1 — А "h^^maxi 4" *$з) •
На рис. 48 приведена схема расчета размеров электродов при
обработке наружных призматических поверхностей типа пуансона
вырубного штампа.
Допуски на размеры ЭИ назначают в два-три раза жестче, чем
допуски на соответствующие размеры детали. Допуски на шаблон
и контршаблон —• в два-три раза жестче, чем на инструмент.
'Минимальная длина Lmm стержневых ЭИ по-
стоянного сечения равна глубине обработки, умноженной
на величину линейного износа, выраженную в процентах:
Lmin_100Y’
Минимальная . длина Lmin рабочих частей ступенчатого ЭИ,
предназначенного для черновой и получистовой обработки, увели-
чивается на величину высоты детали. Причем по всей дополни-
тельной длине поперечные размеры электрода рекомендуется
уменьшать для облегчения эвакуации продуктов эрозии.
Минимальная толщина пластинчатых электродов составляет
5—10 мм. Если она из-за сильного износа оказывается недостаточ-
ной, то следует использовать второй электрод.
При обработке большого количества малых отверстий исполь-
зуются щеточные электроды, представляющие собой набор прово-
лочек или стержней, стоящих друг от друга нй расстоянии не ме-
нее одного диаметра/ Нерабочие концы проволочек или стержней
заливаются сплав-ом с пониженной температурой плавления, на-
пример припоями ПОС-40, ПОС-60 и др. Длина таких электродов
определяется не только износом, но' и условиями жесткости их
крепления. Оптимальные длины вылета таких ЭИ приведены ниже.
Диаметр изготовляемого отверстия в миллиметрах: 0,02—0,03;
0,025—0,035; 0,035—0,045; 0,045—0,055; 0,055—0,065; 0,065—0,075;
0,08; 0,12; 0,16; 0,20; 0,24; 0,28; 0,32; 0,36; 0,40; 0,44; 0,48; 0,5.
Соответствующая оптимальная длина вылета в миллиметрах:
до 0,8; 1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,0; 2,4; 3,6; 4,8; 6,0; 7,2; 8,4; 9,6; 10,8; 12,0;
13,2; 14,4; 15,(к-	'
РАСЧЕТ ПОЛЫХ ЭЛЕКТРОДОВ-ИНСТРУМЕНТОВ
Основной элемент конструкции полого ЭИ — тонкостенная мед-
ная оболочка. Толщина медного слоя и параметры электрического
режима ЭЭО должны быть согласованы и удовлетворять следую-
щим условиям:
установившаяся температура Т наиболее нагретого участка
рабочей поверхности ЭИ не должна превышать температуры Ткип
начала фазовых превращений (испарения и кипения) жидкости;
время охлаждения т0Хл локальной зоны, пораженной разрядом
до ТсТКИп, должно ’быть меньше времени<паузы тп между разря-
дами в этой зоне, т. е. тОхл<тп.
При-заданном электрическом режиме, форме и площади ЭИ
температурное поле зависит от толщины ЭИ и граничных условий
на его наружной и внутренней поверхностях.
Полный ЭИ можно представить в виде металлической оболоч-
ки с внутренним теплоизоляционным слоем или с внутренним
охлаждением. В случае металлической оболочки с внутренним теп-
лоизоляционным слоем из стеклопластика тепловой поток на гра-
нице металлического слоя и изоляции полностью заторможен. Тог-
да, согласно принципу суперпозиции ври симметричном располо-
жении источников, задача с адиабатической плоскостью сводится
к задаче симметрично нагреваемой пластины.
Однако из-за периодичности граничных условий II и III рода
возникают сложности, для устранения которых необходимо изме-
нить начальные условия за каждый период.
Начальные и граничные условия при т=0:
л дТ
дТ I
дх Ix^h
дх х=о
т=0
За период ти<т<Тп йроисходит охлаждение по закону Нью-
тона:
= 0.
а дТ I	(ГГ	ч дТ
— Л— = а (Т (т) — То); —
дх |х=0	»	дх x=h
Условия, определяемые процессом ЭЭО:
Гп |х=0 < ^кип » ^охл I х=0 Тп •
Тс т	4
кип
Дополнительное условие определяется из конструкции ЭИ
1 Х=*п \ ПЛ. СМОЛЫ 9
т. е. температура на границе медь -^-стеклопластик должна быть
ниже температуры размягчения эпоксидной смолы.
Теплостойкость эпоксидной смолы Гэ.с ЭД-20 по Мартенсу
105—110° С, т. е. .ниже температуры разложения рабочей жидкости
(180—350° С)., Следовательно, при ЭЭО полыми ЭИ со слоем
стеклопластика толщиной h2 в стационарном режиме должно вы-
полняться неравенство
э.с.
^2 \ Т
Т j 1 пл. смолы ,
о&1 Ад /
где qn—средний по поверхности тепловой поток, необходимый
для нагрева ЭИ;
ai — коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки ЭИ к
жидкости;.
132
ср
h2 — толщина слоя стеклопластика (эпоксидной смолы);
— коэффициент теплопроводности наполнителя.
В стационарном режиме температура на границе медь — стек-
лопластик практически не зависит от толщины медного слоя hi, а
определяется значением рабочего тока /ср и условиями теплообме-
на в МЭП.
Значение предельно допустимого рабочего тока для двухслой-
ного ЭИ определяется из выражения
Т	( F	\
т о е пл. смолы /	।	\
~Л)	I _L + A -1 Г
где F — площадь обработки;
и='0,6-т-0,9 — коэффициент использования импульсов;
(7=26-т-30 В — падение напряжения в канале разряда.
При работе ЭИ с наполнителем из стеклопластика рабочий
ток ограничен низкой температурой плавления эпоксидной смолы.
Такие ЭИ следует использовать при обработке больших поверхно-
стей, а также при работе на режимах с малой плотностью тока.
В приведенных уравнениях не учитывается температурный ре-
жим электрода за время действия разряда или гнезда разрядов.
За время действия теплового источника (разряда) температура на
границе медного .слоя и стеклопластика должна б,ыть ниже темпе-
ратуры размягчения смолы, т. е.
1 [Х=Й2 \ Л пл. СМОЛЫ •
Т=ТП
- Используя графическое решение уравнения теплопроводности
для пластины с адиабатической плоскостью 1И граничными усло-
виями II рода, можно записать:
ч
7^(Х, F.) == Уо ~Ь 6 Я 7*пл. смолы >
__	h2
х — безразмерная координата;
где
— безразмерная температура, представляющая
ср о
4/^
л (1Л
собой отношение приращения температуры в
данной точке в данный момент времени к при-
ращению средней температуры Гср в момент
h2
времени т*= — (h— толщина, а — коэффи-
циент температуропроводности);
— средняя плотность теплового потока за время
действия источника тепла (разряда или серии
из т разрядов, при уменьшении паузы между
импульсами количество разрядов в гнезде
увеличивается);

— средний ток за период следования импульсов;
dn —диаметр лунки;
Л1 — теплопроводность меди.
Аргументом для определения безразмерной температуры яв-
ляется критерий Фурье:
ах _ а (/и +• /п)т
где а=------коэффициент температуропроводности; для меди а=
СР = 1,0Г 10~4 м2/с.
Примеры расчета. Толщину медного слоя ЭИ со стекло-
пластиком определяем для.случая обработки на черновом (наи-
более производительном) режиме: длительность импульса ти='
= 1000 мкс; длительность паузы тп=100 мкс; скважность <7=1,1;
m=il; амплитуда импульса тока /т=150 А; рабочий ток при п =
=0,85; /Ср=-----1—— ПО А; температура рабочей жидкости в
ванне станка Го=30°С;
/„ = — =136 А.
т 1,1
Определение средней плотности теплового потока за длитель-
ность импульса:
_^U_ k = 4J36-30 .0,4=9,24.Ю^Вт/см8,
nd2 3,14-0,15а
где' /„ = 136 А;
V=30 В;
£=0,4;
с!л=1,5 мм — диаметр лунки (следа) на указанном режиме,
определяемый экспериментально.
Определение безразмерной температуры (рис. 49) по заданной
толщине медного слоя hx:
Задаемся h\ = 3 мм, Х=3,7 • 102 Вт/м • град, тогда
9<----------------3,7• 102= 10,68 IO-3.
9,24.10М-IO'3
Это значение безразмерной температуры (0<0,011) на границе
слоев (х=1) удовлетворяется при значении критерия Фурье
Fo<0.1.
134
О 0,2	0,4	0,6	0,8 X
а
' Рис. 49. Зависимость безразмерной температуры от критерия Фурье (период нагрева 0<<<<и ’•
а — без защитной пленки; б — с защитной пленкой
Определение критерия Фурье при h = 3 мм:
р _ а (ти + тп) пг. р _ 1,01710~~4(1000-р100) . 1. 1Q—6
°	h2{ ’- °	0,0032
Таким образом* для данного режима толщина медного слоя
Л1 = 3 мм выбрана с запасом. Температура на границе медь —стек-
лопластик ниже предельной даже при восьми (пг = 8) разрядах в
одной зоне. Это следует учитывать, так как при обработке со
скважностью^ <7=1,05-*-1,1 происходит усиление гнездования раз-
рядов, что равносильно увеличению длительности действия тепло-
вого источника.
Расчет по приведенной методике дает несколько завышенную
толщину медного слоя", так как при определении температуры на
границе медь — стеклопластик принимали, что весь тепловой поток
идет на нагрев, а фактически часть энергии импульса расходуется
на сублимацию графитовой, пленки. Кроме того, при расчете по
этой методике требуется определить входные величины: I—ам-
плитуды импульса разрядного тока, йл — диаметр лунки, Usm —
падения напряжения в канале разряда, k — коэффициент распре-
деления энергии между электродами, величина которого пока не
известна и принимается равной 0,4.
При малоизносной обработке импульсами гребенчатой «формы
можно существенно упростить расчет толщины медного -слоя пу-
тем замены граничных условий II рода граничными условиями I
рода при условии, что температура на границе графитовая план-
ка— медь меньше температуры плавления меди. Задача сводится
к определению температурного поля пластины с адиабатической
плоскостью и граничными условиями I рода.
На рис. 49, б приведены расчетная схема и график для опреде-
ления безразмерной температуры 0; расчетная формула для ее
определения
пл.смолы
110—1089
30—1089
=0,924,
где Тм — температура плавления меди.
Найденное значение 0 удовлетворяется при критерии Фурьес
<0,13.
Толщину медного слоя определяют из выражения
_ 1 / а (<и + tn) m
V 0,13
На рис. 50 представлена зависимость толщины медного слоя
ЭИ со стеклопластиком от длительности гребенчатого импульса
при различных значениях ш. При обработке на черновых малоиз-
носных режимах (/=Зч-8 кГц) толщина медно,го слоя h\ должна
136
быть не менее 3 мм, а на чистовых режимах (/=44-ь200 кГц) —
не менее 1,5 мм.
Расчет охлаждаемых ЭИ. При расчете металлической
оболочки с внутренним-охлаждением условию ТпСТкип удовлетво-
ряет неравенство
Т — Т а (— 4- —) < Г
2 п 1 О 1 7И I I А I 1 кип •
\ а1 Л1 /
Из уравнения теплового баланса в МЭП и приведенного выше
уравнения получаем значение /ср:
Лр'С
2 ♦ 5 (Ткип — Тд) (аг + а2) р ,
knU
где о&2 — коэффициент теплопередачи от
ЭИ к охлаждающей жидкости.
внутренней поверхности
Рис. 50. Зависимость толщины медно-
го слоя электрода от длительности
гребенчатого импульса
Рис. 51. Зависимость сред-
него тока от площади при
обработке ЭИ:
/ — с эпоксидным наполните-
лем; 2 — охлаждение маслом
(а—300 Вт2/«град); 3 — с охлаж-
дением водой (а® 150 Вт/м2
град}; 4 — для стальной заго-
товки
На рис. 51 определены зависимости /Ср от F при обработке
медными ЭИ со стеклопластиком без охлаждения и медным полым
ЭИ без стеклопластика с охлаждением маслом и водой. Из графи-
ка видно, что при F=100 см2 и работе ЭИ со стеклопластиком
(кривая /) /Ср=21 А, а при охлаждении ЭИ маслом (кривая 2) и
водой (кривая 3) соответственно 125 А и 600 А. Однако в послед-
нем случае мЪжет быть реализован рабочий ток не более 360 А
вследствие перегрева стальной заготовки (кривая 4).
РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ЭЛЕКТРОДОВ-ИНСТРУМЕНТОВ	7
. Количество необходимых ЭИ определяется, исходя из их изно-
са, допустимых искажений профиля по глубине и глубины обра-
ботки.	~
Обработка сквозных отверстий практически всегда возможна
одним ЭИ за счет удлинения его рабочей части в соответствии с
137
износом. Использование доалоизносных режимов позволяет много-
кратно применять ЭИ.
В случае обработки фасонных объемных поверхностей, когда
корректировка .профиля на величину износа не производится из-за
трудности его точного определения, заданные размеры получают
путем постепенного к ним приближения, последовательно работая
несколькими ЭИГПри достаточно малом износе и соответствующей
ему глубине профиля одним ЭИ можно обработать одну или не-
сколько деталей. В серийном производстве и при обработке деталей
-с большим количеством одинаковых поверхностей возможно мно-
гократное использование ЭИ. Такая работа становится эффектив-
ной, если осуществлена точная и быстрая смена электродов.
Обработка серийных деталей с максимальной производитель-
ностью осуществляется при использовании на завершающем про-
ходе одного нового ЭИ.
С целью уменьшения затрат на опер алию, связанных с изготов-
лением электродов, введены дополнительные проходы, выполняе-
мые отработавшими ЭИ, и используется один новый ЭИ на группу
деталей. При этом операция разбивается на ряд проходов, каждый
из которых выполняется закрепленным за ним ЭИ, причем соблю-
дается одинаковая периодичность замены ЭИ на всех проходах,
т. е. на любом проходе одним электродом обрабатывается пи де-
талей. Последний проход выполняют новым ЭИ, который на этом
проходе работает пи число раз и затем поступает на предыдущий
проход. Здесь, выполнив обработку ми число раз, он снова посту-
пает на предыдущий проход. Оптимальное число проходов обычно
не превышает четырех. В особых случаях, например при работе на
режимах с малым износом ЭИ, возможно изготовление целой
партии — до 30—60 деталей (или поверхностей одной детали) од-
ним ЭИ.
Ниже даны расчетные формулы для определения количества
необходимых ЭИ (иэ) и проходов ип. При их выводе фасонный ЭИ
представлялся в виде набора стержневых элементов, причем наи-
большее искажение соответствовало элементу наибольшей длины.
При работе допустимый износ такого элемента связан с допуском
на размеры детали.	-
Обработка единичных деталей или первой де-
тали:
где h — наибольшая глубина обработки;
Д — допустимое искажение профиля по глубине;
у — относительный износ, равный табличному, деленному на
100 при показателе износа, выраженном в %.
Обработка серийных деталей с максимальной
производительностью:
138
определение количества годных изделий пи, полностью обраба-
тываемых одним ЭИ при малом его износе:
igs—1еа—о .
IgO+y). ’
определение ип при недостаточной стойкдсти ЭИ:
„ _ 1g [у + g (1 + у)] .
определение средней глубины прошивания (zn) на последнем
проходе:
z„
V
где Я'— наибольшая суммарная глубина слоя неровностей и слоя
(измененного металла для режима, предшествующего чи-
стовому; мм;	:
Н — наибольшая суммарная глубина слоя неровностей и слоя
изменённого металла для чистового режима;
средняя глубина прошивания на проходах, предшествующих
завершающему
Z/
Zz-i = — .
т
Обработка серийных деталей с наименьшими
затратами на операцию:
„	1,13+1,21 Igg
где П — программа выпуска деталей, шт.;
а — стоимость станко-минуты, коп.;
Д/— время на установку и приработку ЭИ на проходах, мин;
X — затраты на инструмент, отнесенные к одному изделию,
коп.:
где Сп — первоначальная стоимость электрода, коп.;
К — количество возможных восстановлений электрода;
Си — себестоимость изготовления электрода, коп.;
Св — себестоимость восстановления электрода, коп.;
П 1 , пп — 1
0,6у (1,67g-1)?"
К + 1 * пи К + 1
139
Обработка серийных деталей с наименьшими
затратами на электроды при расходе на партию
до 30 — 50 деталей одного ЭИ:

lg — (1— ?П)+уП
о
Y ПВ
где
в 1  (1  у П) (1 Ч-Т)п .
уП[(1+у)п—1]
средняя глубина прошивания гп на последнем проходе:
г„ = ± + Н'-Н-
уП
средняя глубина прошивания на проходах, предшествующих
завершающему (z„_m ):
z„ „ = — tm
Ь'П—т	.-Ь ,
у П
где
1 — у П + уП • р
уП-р
здесь р =
п+1
2П —уП(П+1)
На рис. 52—54 приведены номограммы для определения потреб-
ности в ЭИ и оптимального количества проходов при обработке
единичных деталей, серийных деталей с максимальной производи-
тельностью и серийных деталей <с наименьшими затратами на элек-
трод при расходе на партию из 30—50 деталей одного нового ЭИ.
Примеры применения номограмм и формул. Прймер 1. Об-
работка фасонной объемной полости в -единичной детали из туго-
плавкого сплава, глубина 30 мм, допустимое искажение профиля,
связанное с износом, не должно превышать 0,08 мм. Износ мате-
риала ЭИ 35 до-
определение критерия g:
30
0,08
«380.
По номограмме (см. рис. 53) находим, что для у=35% и уста-
новленного g потребное количество ЭИ лэ~3,8 округляем до 4,0.
Пример 2. Серийные, постоянно находящиеся в производстве
детали из лепированной стали с фасонным объемным профилем
по условиям данного производства должны обрабатываться с мак-
симальной производительностью. МетодыХизготовления ЭИ допу-
скают расход одного ЭИ на деталь. Обработка выполяется мед-
ными ЭИ на малоиэносных режимах (у=2%). Глубина профиля
0,1 Oft 0,6 0,81	2 3 4 5 678810 15 20253040
6 \
Рис. 53. Номограмма для определения количества
деталей, которые можно обработать при малоиз-
носной обработке в зависимости от износа у
Рис. 52. Номограммы для определения числа про-
ходов п в зависимости от износа электрода;инст-
румента у ПРИ различных значениях критерия:
а — обработка единичной или первой детали; б — обра-
ботка повторяющихся деталей с максимальной произво-
дительностью
15 мм, допускаемое искажение вследствие износа 0,05 мм, Я'=0,5
15
и /7=0,05 мм, =300. Используя номограмму на рис. 52, для
у = 2% и £ = 300 находим, что требуемое пп для обработки с задан-
ной точностью составляет 1,5; округляется до 2.
Предельная глубина v прошивания на последнем проходе со-
ставит:
zn = —+#' — #=—+0,5—0,05 = 2,95 мм.
п у 	0,02
г
Рис. 54. Номограммы для определения числа проходов при обработке серийных
деталей с расходами на партию (до 30—50) деталей одного ЭИ в зависимости
от износа у и критерия:	z
а — У=0,2%; б —у=0,5%; в — 7=1%; г — у=2%
Предельная глубина .прошивания (припуск) на проходу, пред-
шествующем последнему, должна быть не более;
2,95	1 л о
zn__i = —— =	=148 мм.
у 0,02
В данном случае предельная глубина значительно -меньше фак-
тической, составляющей разность между заданной глубиной про-
филя 15 мм и глубиной на последнем проходе.
Пример 3. Обрабатываются молотовые штампы (40СГшт.)
углеграфитовымн ЭИ. Глубина штампа 60 мм, допустимое искаже-
ние 0,1 мм. Определим количества ЭИ для обработки с наимень-
142
шими затратами на процесс, включая подготов1ку ЭИ. Первона-
чальная стоимость электрода условно принята 360 кол., стоимость
его восстановления 120 коп., количество возможных восстановле-
ний 2. Стоимость станко-минуты (условно) работы станка
— 1,8 коп. Получаемый при обработке относительный износ — до
0,5 % • Время на перестановку и приработку ЭИ составляет 8 мин.
Определение оптимального числа проходов. Сначала устанав-
ливаем критерии А, и g:
Л = 3.5?+2.11.^. .0,005=0,98 коп.,
2+1
= Л =600.
0,1
После чего находим:
1,13-h 1,211g 600
4/ 1,8-8	1
0,98	0,005-400
= 2,36.
Принимаем число проходов, равным 3.	*
Определяем число штампов, обрабатываемых одним новым ЭИ:
1	1	QQ
пи  --------------—----------------------— 33 .
и	i	JL
О,бу (1,67g — 1) "п	0,6 0,005(1,67-600-1) 3
Потребность в ЭИ с учетом их восстановления составит:
П	1	„п — 1	400 , 1	. 3—1	л
По = ----- ----—5-----------------1----=4,69 .
э К+1	пи	К+ 1	2+1	33	2+1
Принимаем иэ=5.
Используя три ЭИ, обрабатывают за три прохода 33 штампа.
После обработки 33 штампов работавший на третьем проходе ЭИ.
заменяют на восстановленный или новый, а последний используют
на втором проходе. ЭИ, ранее применявшийся на втором проходе,
будет использоваться на первом, а полностью изношенный на
первом проходе ЭИ пойдет на восстановление.
Пример 4. Обработка межлопастных каналов сложного про-
филя у крыльчаток с числом лопастей (или каналов)*, равным 25,
глубиной каналов 40 мм, допускаемым искажением 0,07 мм, /7'=
= 0,3 и /7=0,04 мм. В связи со сложностью изготовления ЭИ в
данных условиях производства целесообразно провести обработку
графитовыми ЭИ при наименьших затратах на них у<0,5%.
По номограмме на рис. 53 находим количество потребных элек-
тродов — 2,3, принимаем его равным 3.
Средняя глубина прошивания на последнем проходе равна:
гп = ——|- Н' — Н — —----------1-0.3—0,04«0,8 мм .
п уП	0,005-25	’
Определяем критерий р:
р _	п+'_________=0,49.
2П —уП(П—1)	2-25—0,005-25 (25—1)
Затем устанавливаем критерий t:
t =_ 1 —уП-(- уП-р _ 1—0,005-254-0,005-25-0,49 =
~ уП-р ~	0,005-25-0,49	”
Отсюда глубина прошивания на проходе, предшествующем по-
следнему, составит:
г„_, = — • t -	0,07 • 15^8,4 ,
уП 0,005-25
Средняя глубина прошивания на -первом проходе могла бы
быть:
А . /2 =
уП 0,005-25
152= 126 мм.
После округления числа проходов в большую сторону действи-
тельная средняя глубина прошивания будет иметь меньшие значе-
ния.
Практически работа будет вестись одним вновь изготовленным
и двумя отработавшими ЭИ с перемещением инструмента до опре-
деленного положения. После обработки крыльчатки один наиболее
изношенный ЭИ изымается (работавший ранее на первом прохо-
де) и вводится -на последнем проходе неизношенный вновь изго-
товленный ЭИ.
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОДОВ-ИНСТРУМЕНТОВ
Выбор типа фасонного ЭИ. По конструктивному исполнению
ЭИ для'копировально-прошивочных операций подразделяются на
сплошные и полые (рис. 55). В зависимости от площади обраба-
тываемой фигуры и ее сложности применяются однокойтурные и
многоконтурные ЭИ.
Основные элементы ЭИ: рабочая часть с поверхностью, участ-
вующей в формировании обрабатываемой детали; конструкцион-
ный слой и корпус (для полых электродов), воспринимающие
нагрузки в процессе обработки; электродная плита, к которой
крепится корпус ЭИ; система прокачки и отсоса рабочей жидкости,
состоящая из отверстий, трубопроводов и коллектора.
В конструкции ЭИ должны быть предусмотрены базовые по-
верхности для установки его в шпиндель станка и выверки отно-
сительно обрабатываемого изделия. В ряде случаев могут быть
введены дополнительные элементы, например охлаждающие ка-
налы.
144
Материал ЭИ, метод его изготовления и конструкция выби-
раются в зависимости от материала детали, размеров обрабаты-
ваемой поверхности, сложности ее формы-и точности, а также
серийности.
К ЭИ предъявляют следующие требования:
а
Рис. 55. Типовые конструкции медных полых ЭИ, полу-
ченных напылением (а) и из стеклопластика (б) :
а: / — модель ЭИ; 2 — корпус ЭИ; 3 — электродная плита;
4 — медный слой, полученный напылением; 5 — медный рабочий
слой; б: / — медный рабочий слой; 2 — конструкционный слой
из стеклопластика: 3 — трубопровод для подвода рабочей жид-
кости; 4 — трубопровод для подачи охлаждающей жидкости;
5 —крышка; 6 — корпус ЭИ
изготовление рабочей части из эрозионностойкого материала,
способного стабильно работать в заданном диапазоне режимов и
площадей и обеспечивать максимально возможную производитель-
ность процесса при минимальном износе;
точность изготовления и чистота поверхности ЭИ должны быть
выше точности и чистоты детали после ЭЭО;
достаточная жесткость конструкции, причем, величина дефор-
маций от усилий, возникающих при прокачке рабочей жидкости
145
через зазор, и нагрева не должна превышать 0,3 допуска на основ-
ные размеры обрабатываемой детали;
технолопичность конструкции (маоса ЭИ не должна оказывать
существенного влияния на быстродействие следящего привода по-
дачи);
более низкие трудоемкость (до трех раз и -более) и себестои-
мость изготовления ЭИ по сравнению с трудоемкостью и себестои-
мостью изготовления изделия (штампа, пресс-формы).
Только при выполнении этих требований возможно рациональ-
ное применение ЭЭО.
Для обработки фасонных полостей, штампов, пресс-форм и дру-
гих изделий из углеродистых/ легированных сталей и жаропроч-
ных "сплавов на никелевой основе в большинстве -случаев исполь-
зуются графитовые и медные ЭИ. В конструктивном исполнении
они состоят из двух элементов: собственно сплошного электрода
из графитового материала и закрепленного на его нерабочей тор-
цовой части стального фланца или хвостовика. На фланце имеются
контрольные риски или (штифтовые отверстия для базирования ЭИ
относительно обрабатываемой заготовки. Метод крепления фланца
к графитовому электроду выбирается в зависимости от их разме-
ров и серийности изготовления. На рис. 56 представлены различные
схемы крепления фланцев. Крепление типа «ласточкин хвост»
(рис. 56, а) используется при частой смене электродов. В ряде
случаев фланец приклеивается эпоксидным клеем и дополнительно
крепится по периметру винтами (рис. 56, б). Иногда фланец кре-
пится к электроду на двух стержнях, проходящих через тело ЭИ
с боковым поджимом к базовой поверхности фланца (рис. 56, в).
В ЭИ сверлятся отверстия диаметром 2,5—3 мм для прокачки1
рабочей жидкости. При высоте ЭИ более 100 Мм целесообразно
сделать выборку внутренней полости, что облегчит сверление от-
верстий под прокачку. Следует обращать внимание на герметиза-
цию. фланца по плоскости его крепления к электроду. Не допу-
скаются утечки рабочей жидкости при давлении, меньшем
2 ктс/см2. Это особенно важно при ЭЭО с малыми зазорами на
получистовых и чистовых режимах. В этом случае схема крепления
(см. рис. 56, б) более предпочтительна, так как вся прокачиваемая
жидкость поступает в МЭП. Крепления по схемам (см. рис. 56, а,
в) можно применять при ЭЭО на черновых режимах, т. е. при
больших МЭЗ.
Конструкция электродной плиты и хвостовика определяется
технологической оснасткой ЭЭС, размерами и массой ЭИ. Однако
во всех случаях должна быть предусмотрена угловая фиксация ЭИ.
Многоконтурная обработка и соответственно многоконтурные
ЭИ применяются при обработке больших поверхностей или боль-
шого числа отверстий или щелей. При ней используются медные
или латунные непрофилированные электроды, которые крепятся в
специальной оснастке при помощи припоя.
146
Рис. 56. Схема крепления фланцев к сплош-
ным электродам:
а — типа «ласточкин хвост»; б — на клею и вин->
тами; в —стержнями
Многаконтурная обработка графитовыми ЭИ применяется и
при изготовлении крупных ковочных штампов -с площадью обра-
ботки F<0,5 м2. Трехконтурный ЭИ для обработки штампа «ко-
ленчатых вал» с F=7Q0 см2 изготовлен из графитового материала
ЭЭПГ и состоит из трех изолированных друг от друга частей. Для
крепления его использованы три электрододержателя, установлен’
ные на подэлектродной плите шпинделя станка модели 4726. Зазор»
между контурами равен 2—
3 мм. Для устанения замы-
кания промежутка между
секциями ,ЭИ продуктами
эрозии в промежутки (ще-
ли) прокачивается рабочая
жидкость.
Для обработки крупно-
габаритных вытяжных
штампов Л>1 м2 использо-
вать' графитовые ЭИ невоз-
можно в связи с высокой
трудоемкостью их изготов-
ления (в»этом случае, сле-
дует изготовить ЭИ из боль-
шого числа заготовок мало-
го размера).
По конструктивному ис-
полнению сплошные медные
ЭИ, изготовляемые слесар-
но-механическим методом,
принципиально не отлича-
ются от графитовых.
Полые медные ЭИ, изго-
товляемые методами галь-
ванопластики и металлиза-
ции напылением, значитель-
но отличаются от ЭИ, изго-
товляемых слесарно-механи-
ческим способом. Тепловой
режим рабочей части ЭИ
можно регулировать путем
принудительного охлаждения внутренней
повышает ’ стабильность процесса. Масса
в 10—15 раз меньше массы сплошных
раза меньше массы графитовых ЭИ.
экономии такого дефицитного материала,
изготовлении полых ЭИ значительно улучшаются условия ра-
боты следящего привода станка. Свободный доступ в полость
ЭИ позволяет применять оптимальные системы прокачки и от-
соса ^рабочей жидкости и продуктов эрозия из» МЭП благодаря
полости
полых
медных и в
Помимо
как
ЭИ, что
медных ЭИ
два-три
существенной
медь, при
14Т
соответствующему расположению коллекторов и отверстий прокач-
ки и отсоса.
Конструкция полых ЭИ существенно отличается от конструкции
сплошных.
Типовые конструкции ЭИ, изготовленных методом гальвано-
пластики. Одноконтурный ЭИ для обработки площадей до 0,1 м2
(см. рис. 55, б) имеет медный рабочий слой толщиной 2—4 мм,
конструкционный слой из стеклопластика, стальной корпус, в ко-
тором предусмотрены отверстия для базирования ЭИ по рабочей
модели и элементы фиксации и закрепления фасонной медной обо-
лочки к корпусу ЭИ. Для крепления оболочки к корпусу могут
использоваться кольцевые замковые канавки или винты, предот-
вращающие перемещение оболочки относительно корпуса. Сверху
ЭИ закрывается крышкой, к которой крепится хвостовик, устанав-
ливаемый в шпинделе станка. Отверстия прокачки' и отсоса соеди-
няются коллекторами и 'выводятся через крышку ЭИ. В ряде слу-
чаев между медной обрлочкои и слоем из эпоксидной смолы рас-
полагают охлаждающие каналы, через которые прокачивается.
вода. Это позволяет повысить стабильность обработки на черно-
вых режимах.
Рис. 57. Многоконтурный медный электрод для обработки
вытяжных штампов
Для некоторых типов ЭИ функцию конструкционного слоя
вместо эпоксидной смолы может выполнять слой напыленной меди,
алюминия или цинка. При этом внутренняя поверхность ЭИ охлаж-
дается рабочей жидкостью (например, керосином) и отпадает на-
добность в специальных охлаждающих каналах.
Конструкция многоконтурного ЭИ для обработки крупногаба-
ритных вытяжных штампов определяется в основном его размера-
ми и сложностью формы. Многоконтурный ЭИ (рис. 57) состоит
из медного рабочего слоя /, конструкционного слоя 2 из стекло-
148
пластика, силового каркаса 3 из стеклопластиковых или дюрале-
вых полых трубок, скрепленных между собой эпоксидной смолой.
Допускается применение стального сварного каркаса, особенно
для очень больших ЭИ — площадью 3—5 м2. В рабочем и кон-
струкционном слоях размещают отверстия для прокачки и отсоса,
в которые устанавливаются штуцеры (рис. 58, а). Штуцеры отсоса
и прокачки соединяются пластиковыми шлангами с соответствую-
щими раздаточными коробками —коллекторами (рис. 58, б).
Рис. 58. Некоторые элементы крупногабаритного многоконтурного ЭИ:
а — штуцер для прокачки и отсоса: 1 — медный рабочий слой; 2— конструкционный слой
из эпоксидной смолы; 3 — штуцер; б — раздаточная' коробка для подачи жидкости: 1 — шту-
цер подвода; 2 — штуцер отвода
Конструкции ЭИ, изготовленных методом металлизации напы-
лением, относятся к типу полых оболочковых с внутренним ох-
лаждением. В* основном они представляют собой одноконтурные
ЭИ с F до 0,1 м2. Конструкция таких ЭИ определяется размерами,
сложностью формы и используемой при их изготовлении техноло-
' гической оснасткой.
Последняя является звеном, связывающим напыленный слой со
шпинделем ЭЭС. Оснастка в сборе с ЭИ, кроме того, является
промежуточным звеном в цепи базирования ЭИ относительно
обрабатываемой заготовки. Все многообразие форм обрабатывае-
мых изделий (моделей) можно разбить на три группы: типа тел
вращения (пуансоны для формовки автомобильных фар, сортовой
7 посуды), равноосные в плане или приближающиеся к таковым
^штампы для крестовин, фасонных фланцев), изделия, в которых
размер по одной из осей в два и более раз превышает размер по
перпендикулярной оси (штампы для коленчатых и кулачковых
валов, шатунов, вилок карданных, валов, резинообувные пресс-
формы и т. д.).
Для первой и второй групп изделий формообразующая часть
вписывается в кольцевую оснастку, в изделиях третьей группы —
в оснастку типа параллелепипеда.
149
На рис. 59 .представлена типовая оснастка для изготовления
ЭИ методом металлизации. Основная деталь—< замковое кольцо 9
с пазом, предотвращающим отрыв напыляемого слоя 11 от кольца.
Внутренняя конусность кольца препятствует смещению напыленно-
го ЭИ в вертикальном направлении. Кольцо 9 выполняет 'бази-
рующие функции при установке ЭИ (с центрирующим кольцом 4)
относительно заготовки с использованием кольца 3. В том случае,
когда размер А модели 1 завышен по сравнению с соответствую-
щим размером заготовки обрабатываемого изделия, кольцо 9 уста-
навливается на технологическое поле модели 1, если завышения
нет — на разрезное проставочное кольцо 10. Последнее снимается
с оснастки по окончании напыления и разделения модели и ЭИ,
обеспечивая зазор между торцом кольца 9 и необрабатываемым
полем заготовки. Кольцо 9 связывает напыленный слой с деталями
оснастки, закрепляемыми в шпинделе 5 станка, —с хвостовиком 6
и державкой 7. Защитное кольцо 8 устанавливается на торец
кольца 9 с целью предохранения его от попадания напыляемого
металла. Это необходимо для того, чтобы обеспечить базирование
ЭИ в горизонтальной плоскости относительно основания модели и
заготовки и обеспечить уплотнение державки 7 по торцу кольца 3
за счет прокладки. Державка 7 устанавливается на торец кольца 9
по окончании напыления и удаления кольца 8 с торца кольца 9.
Для обеспечения точности базирования ЭИ относительно верти-
кальной оси растачивание внутренних диаметров колец 2 и 3 необ-
ходимо проводить в сборе с моделью за один уставов. Все детали
оснастки являются деталями многоразового пользования.
Типовые конструкции устройств для установки и крепления
электродов на электроэрозионном станке. Устройства для- уста-
150
новки электродов на ЭЭС и способы их крепления определяют вы-
бор конструкции присоединительных частей электрода. Они вклю-
чают следующие основные элементы: электрододержатель; устанав-
ливаемый на шпинделе станка; подэлектродную плиту; элементы,
позволяющие установить заготовку на столе станка (рис. 60).
Элемент электрододержателя, связанный со шпинделем, устанав-
ливается по отношению к детали с помощью соответственных эле-
ментов базирования (штифтов, отверстий и пр.). При использовав
нии аналогичных элементов электрод может быть установлен на
станке без дополнительного контроля.
Рис. 60. Схема крепления электрода
на электроэрозионном станке:
/ — поэлектродная плита; 2 — ЭИ; 3 — об-
рабатываемая деталь
Рис. 61. Электрододержатель с кони-
ческим хвостовиком:
1 — часть электрододержателя, соединенная
со шпинделем; 2 — съемная часть электро-
додержателя; 3 — электрод; 4 — штифт уг-
лового позиционирования.
Различные типы электродов (для черновой, получистовой и чи-
стовой обработки), обработанные в тех же условиях, могут быть
установлены в требуемое положение без существенных отклонений
в базировании.
В электрододержателях для крепления элект-
рода с коническим хвостовиком используют коническое
соединение двух частей. Штифт, установленный на конусе электро-
додержателя и связанный с неподвижным элементом на шпинделе
станка, служит для углового позиционирования электродов
(рис. 61). Описанная система обеспечивает достаточно прочное
крепление электродов, правильное определение их вертикальной
оси. Система используется для крепления электродов малых или
средних размеров.
151
' Электрододержатели, имеющие базовую по вер х-
ность типа усеченного цилиндра, состоят* из опорной
плиты, соединенной со шпинделем. На плите закреплены три штиф-
та, позволяющие с помощью базовой опорной плиты определить
положение съемной части электрододержателя, состоящей из усе-
ченного цилиндра (рис. 62).
В целях достижения большей точности размеры электродов не
должны превышать размеров опорной плиты, определяющей поло-
жение электрододержателя. Соединение обеих частей осуществ-
ляется механическими средствами или с помощью магнитной сис-
темы. Электроды обрабатываются на съемной части электрододер-
жателя с использованием ее базовой поверхности.
Рис. 62. Электрододержатель с усе-
ченным цилиндром:
1 —деталь, связанная со шпинделем; 2 —
деталь, связанная с электродом; 3 — элект-
род; 4 — позиционирующие штифты
Рис. 63. Электрододержатель с
V-образными элементами:
1 — деталь, связанная со шпинделем;
2 — деталь, связанная с электродом;
3 — электрод
Электрододержатели с У-образн'ыми элемен-
тами состоят из элемента, соединенйого со шпинделем, имеющем
четыре обработанных под углом 90° V-образных выступа, и элемен-
та, на котором закрепляется электрод и имеются четыре V-образ-
ных выемки (рис. 63). Механическое соединение двух элементов
обеспечивается через эксцентричную ось, вращение которой соз-
дает усилия, необходимые ддя блокировки этих элементов. Необ-
ходимо предусмотреть специальный элемент для обработки элек-
тродов в электрододержателях.
Электрододержатели для электродов больших
размеров. Когда размеры электрода значительны, вышеопи-
санные электрододержатели не позволяют обеспечить точное угло-
вое позиционирование электродов и исключить их вибрацию.
В этом случае рабочая часть электрода закрепляется на подэлект-
родной плите, на которой имеются элементы базирования, позво-
ляющие обрабатывать и устанавливать электрод на базирующей
плите, соединенной со шпинделем.
Возможно несколько вариантов позиционирования:
с помощью трех штифтов (рис. 64), когда две перпендикуляр-
ные плоскости базовой (подэлектродной) плиты служат базой.
152
Этот электрододержатель предназначен для электродов средних раз-
меров. Следует принимать во внимание трудности, которые могут
возникнуть при обеспечении хорошего контакта между базовыми
плоскостями и позиционными штифтами при установке тяжелых
электродов;
с помощью регулирующего клина и штифта (рис. 65). В этом
случае неподвижный штифт обеспечивает позиционирование по
осям X и У, а регулирующий клин осуществляет угловое позицио-
нирование; эти центрирующие элементы соединены с базовой
плитой электрода или с плитой, соединенной со шпинделем, и ис-
пользуются в качестве базы при обработке электрода. На плите
предусмотрено несколько отверстий для позиционных штифтов,
Рис. 64. Позиционирование
электрода с помощью трех
штифтов:
1 — базовая плита;. 2 — элект-
род; 3 — штифты; 4 — ПЛИТЫ;
5 — базовые плоскости
Рис. 65. Позиционирова-
ние электрода при по-
мощи регулирующего
клина и штифта: '
1 — регулирующий клин; 2 —
установочный штифт; 3 —
электрод; 4 — подэлектрод-
ные плиты

позволяющих центрировать на ней различные базовые плиты,
соответствующие размерам используемых электродов. Система по-
зволяет легко снимать электроды, однако следует избегать попа-
дания металлических частиц в элементы позиционирования, так
как это может вызвать их заклинивание. Полезно использовать
прижимный винт, позволяющий облегчить отделение опорной пли-
ты электрододержателя от плиты, соединенной со шпинделем;
с помощью центрирующих винтов. При использовании электро-
дов больших размеров, например для обработки кузовных или куз-
нечных штампов, базовую пластину, на которой крепится рабочая
часть электрода, заменяют сварной рамой, чтобы максимально со-
кратить массу электрода. С целью увеличения жесткости на раме
153
выполнено большое количество нервюр,. Для уменьшения деформа-
ций, неизбежных для этого типа электродов, следует предусмотреть
несколько точек позиционирования.
Рама, на которой закреплен* материал электрода, прикреплена
винтами к.пластине, соединенной со шпинделем.
Электроэрозионным способом можно обрабатывать следующие
детали вырубных штампов: матрицы, направляющие пуансона,
пуансоны, выталкиватели. В этом случае электроды используются
для получения контр-электродов, необходимых для обработки пу-
ансонов и выталкивателей. Размеры контр-электродов получают-
ся путем химического травления.
Рис. 67. Крепление много-
контурных графитовых
электродов к подэлектрод-
ной • плите при помощи
винтов:
1 — винт; 2 — шайба; 3 — изоли-
рующая шайба; 4 —изолирую-
щая вставка; 5 — изолятор;
6 — подэлектродная (базовая)
плита
Рис. 66. Схема позиционирования электро-
дов при обработке деталей вырубных
штампов:
1 — пуансон; 2 — электрододержатель; 3 — элект-
роды; 4 — матрицы; 5 — съемник; 6 — контр-
электроды; 7—позиционирующие штифты; 8 — ка-
4 мера для отсоса
На рис. Q6 представлена схема позиционирования различных
элементов, используемых при ЭЭО деталей вырубных штампов.
В зависимости от материала электрода, конструкции и разме-
ров последнего можно использовать различные способы фиксации
рабочей части электрода на базовой плите: соединение с помощью
винтов и пайки, склеивание и механическая фиксация.
Винты часто используются для закрепления на базовой плите
материала рабочей части электрода или самого электрода. Эта
система обеспечивает удовлетворительное механическое крепление
и хороший электрический контакт базовой плиты с электродом.
Пример использования этой системы показан на рис. 67.
154
Винт обеспечивает механическую и электрическую связь. Ис-
пользование нескольких капель цианоакрилового клея исключает
всякое перемещение материала электрода во время обработки.
Соединение пайкой оловянным припоем используется для креп-
ления фасонных электродов, изготовленных методами электрогид-
равлической или магнитоимпульсной штамповки, а также для
крепления большого количества электродов-проволочек в электро-
додержателе. Обычно это многоконтурные электроды для ЭЭО сит,
пазов, щелей.
Крепление склеиванием применяется при фиксации на базовой
плите'рабочей части электродов
мовых сплавов. Для крепле-
ния небольших электродов на
стальном основании использу-
ется цианоакриловый клей,
Слой клея очень тонкий, что
позволяет обеспечить подвод
тока во время чистовой обра-
ботки. При повышенной силе
тока желательно использовать
лак, проводящий ток.
Крепление склеиванием
электродов (рис. 68, а) сред-
них или больших размеров на
основании обеспечивает меха-
ническое крепление рабочей
из меди, графита и медновольфра-
Рис. 68. Крепление электродов на элект-
родо держателе:
а — клеевое; б.—с помощью V-образной приз-
мы; 1 —• электрододержатель; 2 — электропро-
водный лак; 3 — клей; 4 — электрод; 5 — эле-
мент с V-образной канавкой
части этих электродов, в то время как токоподвод осуществляется
через штифты или винты.
Склеивание металлов, например меди и стали, медновольфра-
мового сплава й стали, может быть выполнено с помощью циано-
акрилового или эпоксидного клея. Приклеивание к стальным пли-
там графита или изолирующих материалов осуществляется с по-
мощью эпоксидного клея.
Для механических систем креплений с зажимами электрододер-
жателя наиболее часто используются V-образные призмы с зажи-
мами. В этом случае электрод можно обрабатывать в электродо-
держателе'или отдельно от него (рис. 68,6). Зажимы позволяют
фиксировать электроды ^с цилиндрическим хвостовиком. Так как
зажим не обеспечивает необходимую герметичность при нагнета-
нии диэлектрика, то следует использовать упругую прокладку.
Дополнительное оборудование электрододержателей — шаро-
вые опоры, обеспечивающие перемещение электрода по двум коор-
динатам или выравнивающие электрод по трем осям. Располагают
их между шпинделем и подвижной частью электрододержателя.
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ-ИНСТРУМЕНТОВ
Материал и метод изготовления ЭИ следует выбирать в зави-
симости от материала детали, площади обработки и сложности
155
формы, точности, заданной шероховатости поверхности, количест-
ва обрабатываемых деталей.
Большая часть электродных материалов может быть обрабо-
тана обычными слесарно-механическими методами — токарная об-
работка, фрезерование, шлифование и др. Эти методы применяют
в основном при индивидуальном изготовлении ЭИ. Исходная ин-
формация задается чертежами и техническими условиями на обра-
батываемую деталь. ,По чертежу детали с учетом коррекции на
МЭЗ и припуск под последующую обработку выполняется чертеж
ЭИ. Качество ЭИ определяется техническими условиями на обра-
ботку, квалификацией рабочего и возможностями оборудования.
' Фасонные ЭИ изготовляют способом, в основе которого лежат
различные физико-химические процессы формообразования по ис-
ходной модели, от геометрических размеров, точности и качества
поверхности которой зависит качество ЭИ.
Гальванопластикой изготовляют высокоточные медные ЭИ пло-
щадью до 3—5 м2, металлизацией напылением — медные электро-
ды площадью до 1000 см2 для ЭЭО ковочных штампов и стекло-
форм. Отклонение размеров ЭИ от исходной модели зависит от раз-
меров, конструкции ЭИ и режима термообработки.
Различные методы штамповки (в том числе скоростные —
взрывная, электрогидравлическая, магнитоимпульсная) исполь-
зуются при серийном изготовлении ЭИ из меди и алюминия. Такие
ЭИ используются в основном' для предварительной ЭЭО, так как
точность их на два-три класса ниже точности исходной формы.
Прессованием изготовляют заготовки и фасонные ЭИ из компо-
зиционных материалов (порошков) на основе меДи с добавками
W, Ti, BN, AI2O3, обеспечивающими повышение электроэрозионных
свойств при ЭЭО твердого сплава, вольфрама, молибдена и других •
тугоплавких металлов и соединений. Площадь ЭИ до 400 см2, точ-
ность на один класс ниже точности пресс-формы. Прессование ста-
ли применять и при изготовлении фасонных графитовых и медно-
графитовых ЭИ.
ОБРАБОТКА С УДАЛЕНИЕМ МЕТАЛЛА С ЗАГОТОВКИ
Токарная обработка. Этим способом можно получить электро-
ды типа тел вращения, предназначенные Для обработки цилиндри-
ческих или конических отверстий, фасок,, канавок для выхода рез-
ца и т. д., а также электроды сложного профиля для нарезания
винтовой резьбы различной формы. Чтобы сократить время пози-
ционирования и повысить точность электродов, электрододержатель
выполняют аналогично шпинделю токарного станка (рис. 69).
Фиксация электрода с цилиндрическим хвостовиком с помощью
V-образной опоры не позволяет обеспечить точные допуски на пози-
ционирование. Усилие, необходимое для фиксации ЭИ, деформи-
рует-материал в точках касания, определяющих положение ЭИ.
156
Рис. 69. Схема базиро-
вания электродов при
токарной обработке:
1 — шпиндель токарного
станка; 2 — державка элект-
рода; 3 — электрод: 4— про-
межуточный элемент
Чтобы сохранить все положительные качества системы пози-
ционирования, целесообразно использовать составное электроды,
на стальных хвостовиках которых закреплена рабочая часть из
эрозионностойкого материала.
ЭИ для получения внутренней резьбы имеют конструкцию, по-
добную конструкции метчика. Канавки в ЭИ служат для удаления
продуктов эрозии, а с целью увеличения площади рабочей поверх-
ности торец ЭИ выполняют коническим, что повышает стабильность
процесса.
Фрезерование. Фрезеруются ЭИ со средней сложностью про-
филя (например, с постоянным сече-
нием), используемые для обработки глу-
хих полостей, особенно при единичном
производстве, когда модель отсутствует.
Чтобы сократить время позициони-
рования и обработки, заготовка электро-
да фиксируется в электрододержа'геле
и закрепляется на столе фрезерного
станка или 'на планшайбе. Использова-
ние унифицированной оснастки позво-
ляет получить ЭИ с необходимой кор-
рекцией размеров, а также сэкономить
время обработки, так как регулировки,
необходимые для выполнения каждой
отдельной операции, проводятся один раз.
При изготовлении ЭИ сложного профиля при величине партии
более 10 шт. целесообразно использовать копировально-фрезерные
станки.
Ручное копирование, когда щуп перемещается по детали вруч-
ную, позволяет изготовлять электроды любой формы, особенно с
множеством мелких элементов.
Для одновременной обработки нескольких ЭИ используют
станки с несколькими головками.
Коррекция размеров *ЭИ на МЭЗ достигается за счет разности
радиусов фрезы и щупа. На модели предусматриваются базы, ко-
торые позволят ускорить позиционирование. Базирование может
выполняться по контрольному углу или по ^вум цилиндрическим
отверстиям.
Режимы резания, рекомендуемые при точе-
нии и фрезеровании основных электродных- ма-
териалов.
Медь ,
Передний угол инструмента: из быстрорежущей стали 20—30\
из твердого сплава 13—16°; задний угол 5а.
Рекомендуемая скорость резания: для инструмента из быстро-
режущей стали ПО—130 м/мин, для инструмента из твердого спла-
ва 280—290 м/мин.
Использование инструмента, шаржированного алмазной крош-
кой, позволяет достигать очень высокой чистоты поверхности.
157
Особенности механической обработки медновольфрамового сплава*,
содержащего 75% W и 25% Си
Инструмент из твердого сплава марки ISOK05:
скорость, м/мин......................... 60—100
передний угол, град	6—8
подача, мм/об....................... До 0,3
Инструмент из быстрорежущей стали:
скорость, м/мин......................................... 12—20
передний угол, град.................................. 8—10
подача, мм/об...................,................ До 0,3
Особенности механической обработки материала,
содержащего 97% меди и 3% нитрида бора
Передний угол, град........................................... 8/16
Задний угол, град.......................z................ 6/6
Угол наклона режущей кромки, град.............................. 0/0
Скорость резания, м/мин.................................. 70/(100—120)
Подача, мм/об............................................ 0,3/0,2
Глубина прохода, мм ..................................... (3—4)/2
-----------
* Данные получены CETIM от фирмы Carbone Lorraine.
Примечание. В числителе приведены параметры для черновой обработ-
ки, в знаменателе — для чистовой.
При обработке графита рекомендуется применять инструмент
из твердого сплава марки 01, Н1 или Т15К6 с параметрами: перед-
ний угол 10—12°, главный угол в плане ф=90°. Для обработки
отдельных ЭИ со средней скоростью резания следует применять
инструмент из углеродистой или быстрорежущей стали. В табл. 25
и 26 приведены режимы резания, рекомендуемые при обработке
графита.
Строгание применяется для получения ЭИ постоянного сечения,
например пуансонов вырубных штампов и конусных ЭИ (рис. 70).
Обработку можно проводить: по разметке, при которой опера-
Рис. 70. Изготовление
электрода на строгаль-
ном станке по копиру;
1 — щуп; 2 — резец; 3 — ко-
пир
тор с помощью микроскопа регулирует
установку резца; по шаблону, закреплен-
ному на заготовке электрода, по координа-
там, заданным чертежом. При обработке
большого числа электродов используется
копирование с помощью шаблона.
Вырезание проволочным инструментом,
шаржированным алмазной крошкой, при-
меняется при изготовлении ЭИ из графита.
Диаметр проволоки 0,25 мм, минимальный
радиус скругления профиля 0,12 мм. Про-
волока располагается вертикально и при-
водится в возвратно-поступательное движе-
ние. Обрабатываемая деталь закрепляется на устройстве, управля-
емом сервоприводом от копировальной оптической системы, ис-
пользующей чертеж. На вырезных станках можно обрабатывать
графитовые ЭИ с постоянным сечением, которые используются для
вырубных матриц. Максимальная толщина обрабатываемого гра-
фита 50 мм, производительность —40 мм2/мин.
158
Таблица 25
Операция •	Скорость резания» м/мин	Подача, мм/об (мм/мин)	Глубина резания, мм
Точение:	75—120	Л 0,1— 0,2	2—4
по диаметру до 20 мм	40—75	0,05—0,08	0,5—1,0
по диаметру бо-	100—200	0,3—0,4	3—20
лее 20 мм	250—350	•	0,08—0,1	0,5-1,0
Фрезерование:	250—500	(600—1200)	2—4
отрезка	—		 ""
торцовое	50—100	(120—180)	5—15
	100—160	(80—120)	1—2
цилиндрической фрезой	150—200 180—300	600—1200 (300—600)	3—5 1—2
по копиру	20—100	(80—600)	5,0—20
	50—200	(150—600)	0,5—2,0
Примечание. В числителе приведены параметры для ки, в знаменателе — для чистовой.			черновой обработ-
Таблица 26
Операция 	 •	Диаметр обрабатываемого отверстия, мм	Частота вращения шпинделя, об/мин
Сверление	1	3000—4000
	1—5	1200—3000
	5—15	600—1200
Рассверливание	15—30	500—600
Высверливание полыми	30—60	600—1200
сверлами	60—120	500—800
Шлифование применяется в тех случаях, когда необходимо по-
лучить большую точность ЭИ с учетом допусков на размер детали.
Ниже приведены характеристики инструмента и режимы шлифо-
вания, рекомендуемые при обработке наиболее распространенных
электродных материалов.
Медь: абразив — карбид кремния; зернистость 30—80; порис-
тость 13—15%. В большинстве случаев используются шлифоваль-
ные круги на керамической связке. Для достижения большой точ-
ности используются связки из каучука. Очень важно обеспечить
хорошеее охлаждение кругов.
Композиционный материал 75W—25 Си: абразив — зеленый
карбид кремния; зернистость — 60; пористость 8%.
159
Композиционный материал 97 Си — 3BN: абразив — карбид
кремния; зернистость 60; пористость 10%; твердость СТ.
. Углеграфитовые материалы: плоское шлифование — скорость
резания 30—36 м/с; подача 200—300 мм/мин; глубина прохода при
черновом шлифовании 0,04—0,4 мм.
Иногда при шлифовании, обработке поверхностей и подрезании
торцов можно использовать шлифовальные круги для обработки
графита. Шлифование ведется на приведенных в табл. 27 ре-
жимах.
Таблица 27
Операция	Скорость резания, м/с	Подача, мм/мин	Глубина прохода, мм	Характеристика шлифовального круга
Подрезание торца	50	200—1000	—	370 16Р 8В
Обработка по- верхности	25—30	200—1000	3—10	370 16
Шлифование	25—30	100—500	0,1—0,5	370 60/80
Примечание. Данные получены CETIM. от фирмы Carbon Lorraine.
Обычно графит обрабатывают всухую.- Станки должны быть
оборудованы устройствами для отсоса пыли.
При обработке; сопровождающейся образованием большого
количества пыли (черновой режим, торцевание с помощью шлифо-
вального круга и т. д.), желательно использовать промышленные
пылеулавливатели, имеющие пылеотсос с фильтрующей насадкой,
скорость отсоса 1—20 м/с.
Вихревое копирование. Сущность этого способа (рис. 71) со-
стоит в том, что при поступательном перемещении графитовой за-
готовки фасонному объемному инструменту сообщается возвратно-
поступательное колебательное движение, при котором все точки на
поверхности инструмента перемещаются по круговой траектории.
Размеры ЭИ при этом несколько отличаются от размеров режуще-
го инструмента. Однако, если при ЭЭО электроду-инструменту
сообщить такое же движение, как и при его изготовлении, то мож-
но получить поверхности, идентичные формообразующим поверх-
ностям инструмента.
Эталонная модель является прямой эквидистантной копией ЭИ.
. Процесс вихревого копирования строится в следующей после-
довательности: изготовляется эталонный образец, по нему отли-
вается режущий инструмент (рис^72). Затем на вихрекопироваль-
ном станке режущим инструментом обрабатывают ЭИ, которым в
свою очередь на ЭЭС обрабатывают изделие. При таком построе-
нии технологического процесса точность обработки в значительной
степени зависит от точности образца-эталона.
Режущий инструмент для вихрекопировальных станков изготов-
ляется путем литья режущей композиции в закрытые формы, со-
160-
бираемые из унифицированных деталей. Процесс изготовления
инструмента состоит из подготовки образца-эталона, сборки фор-
мы, приготовления литейной композиции и заливки ее в форму с
последующим отвердеванием на воздухе в течение 24 ч.
При одних и тех же механических свойствах отвердевшей ре-
жущей композиции прочность полого инструмента зависит от проч-
ности державки и толщины стенок. Прочность можно повысить в
несколько раз, если армировать инструмент винтами.
Рис. 71. Схема формообразова-
ния при обработке вихревым
копированием:
1 — инструмент; 2 — заготовка
Рис. 72. Схема изготовления режущего
инструмента для вихрекопировальных
станков:
1 — плита — основание режущего инструмента;
2 — опока; 3 —-армирующие винты: 4 — при-
способление для сборки опоки; 5 — модель
Размер заготовки зависит от размеров ЭИ и количества изде-
лий, которые необходимо обработать одним ЭИ. Линейные разме-
ры заготовки должны превышать соответствующие линейные
размеры охватывающего ее электрода на 20—80 мм. Это относится
к ЭИ с глубиной рабочей полости до 150 мм. Для охватываемых
ЭИ высота заготовки выбираетсд в зависимости от количества
изделий, которые необходимо обработать одним электродом, а
ширина и длина заготовки увеличиваются лишь на 3—5 мм.
Для базирования и закрепления ЭИ на вихрекопировальном и
электроэрозионйом станках заготовки приклеиваются к специаль-
ным державкам эпоксидным клеем.
Обработка ЭИ производится на вихрекопировальных станках
или с помощью специальных головок, устанавливаемых на фрезер-
ных станках. Скорость резания, определяется допустимыми значе-
ниями амплитуды и частоты круговых колебательных движений.
Это связано с тем, что от формы и размеров изделия зависит ме-
ханическая прочность отдельных элементов обрабатываемого ЭИ
6—2962
161
или режущего инструмента, и чем она выше, -тем большую силу
удара могут выдержать ЭИ без разрушейия их отдельных элемен-
тов. Для каждого обрабатываемого изделия существует опреде-
ленная допустимая частота колебаний (при данном осевом давле-
нии и массе инструмента), которая вместе с амплитудой колебаний
определяем скорость резания при вихревом копировании.
Время обработки мало зависит от площади обрабатываемой
поверхности. Это объясняется тем, что с увеличением площади об-
рабатываемой поверхности - пропорционально растет количество
режущих элементов, участвующих в резании. Если при этом сохра-
нить на-одном и том же уровне объем материала, снимаемого
каждым режущим элементом, то пропорционально увеличению
площади обрабатываемой поверхности возрастет скорость съема.
Режущий инструмент может изготовляться из конструкционных
сталей при серийности электродов до 4—5 шт. и легированных
сталей с большой глубиной прокаливания — при серийности более
пяти электродов. Рабочая фасонная поверхность режущего инст-
румента обрабатывается электроэрозионным методом и характер-
ные для него неровности являются режущими элементами инстру-
мента.
Технологический процесс включает изготовление комплекта
графитовых мастер-электродов (обычными слесарно-механически-
ми способами), режущих инструментов вихрекопировального стан-
ка (Э^О с использованием полученных мастер-электродов) и ра-
бочих электродов (вихревое копирование).
Когда необходимо большое число электродов, режущие инстру-
менты вихрекопировального станка периодически подвергают
правке на ЭЭС в зависимости от их затупления.
На передний плоский торец режущего инструмента наносится
для улучшения условий резания специальная насечка глубиной
1—1,5 мм.
Для серийного изготовления ЭИ используется комплект из чер-
новых и чистовых режущих инструментов. Черновые инструменты
обрабатывают на частотах до 1 кГц, чистовые — 8 кГц и более. Чер-
новые режущие инструменты могут быть выполнены менее точно,
чем чистовые, изготовляемые с точностью до нескольких сотых
долей миллиметра.
В случае необходимости ЭИ могут подвергаться правке и до-
водке вручную обычным слесарным инструментом.
Вихрекопировальная обработка выполняется на вихрекопиро-
вальных станках, изготовляемых по заказам потребителей. Станки
могут иметь вертикальную и горизонтальную компоновку. Пло-
щадь обработки — до 800—1000 см2, глубина—до 120—150 мм.
Возвратно-поступательное колебательное движение инструмен-
та по замкнутой траектории приводит к завышению поперечных
размеров-полостей и уменьшению аналогичных размеров выступов
у изготовляемый ЭИ, что позволяет применять одни и те же ЭИ на
черновых и чистовых операциях ЭЭО.
162
При проектировании технологического процесса изготовления
ЭИ способом вихревого копирования прежде всего устанавливается
допустимая амплитуда кругового колебательного движения при
ЭЭО. Это Связано с тем, что не при всяких значениях амплитуды
колебаний возможна ЭЭО без искажения профиля изделия. До-
пустимое значение амплитуды колебаний ЭЭО определяется из
соотношения
Gnin А) »
где гтщ — наименьший радиус кривизны сопряжения двух рядом
расположенных поверхностей, полученный в сечении,
совпадающим <с плоскостью колебаний ЭИ;
S — МЭЗ на финишной операции ЭЭО;
Л — припуск на слесарно-механическую обработку.
Амплитуда колебательного движения на вихрекопировальном
станке определяется из соотношения
'С + ff(ii + 7at,
где Si — МЭЗ при работе на самом грубом электрическом ре-
жиме; *
//at и Т'а1 — высота микронеровностей и глубина дефектного слоя
соответственно после обработки на самом грубом
электрическом режиме.
Амплитуда колебательного движения на любом из проходов
(кроме окончательного) аЭл определяется из соотношения:
аэл = ав — (Si + #ан + Та^) ,
а на финишной операции Оэл—из соотношения:
ааф==,аВ— (S2 + Д).
Изготовление электродов электроэрозионным методом. Этот
метод позволяет решить вопросы, возникающие nprf подгонке мат-
риц и пуансонов; один и тот же электрод используется для обра-
ботки матрицы и контр-электрода.
Таким образом, пуансон и матрица оказываются одинаковой
формы. Контр-электроды изготовляют из меди, графита или медно-
вольфрамового сплава.
Размеры металлических электродов можно изменить за счет
химического стравливания с них части металла. Все электроды об-
рабатываются в соответствии с размерами, предусмотреными
для чистовой обработки, а затем с помощью химической реакции
получают электроды для черновой и получистовой обработки.
Этот метод используется при изготовлении ступенчатых медных
или медновольфрамовых электродов; медных или медновольфра-
мовых контр-электродов; штампованных медных электродов; мед-
ных электродов, изготовленных методом гальванопластики; мед-
ных электродов, полученных скоростной штамповкой; литых элек-
тродов из силумина.
Уменьшение размеров й точность детали при любом реактиве
можно проконтролировать лишь в том случае, если электроды
предварительно были правильно подготовлены и выполнялись ре-
комендуемые условия обработки. Необходимо обезжиривание
электрода с помощью растворителя (трихлорэтилена или спирта).
Для того чтобы химическая реакция была стабильной, следует
после обезжиривания подвергнуть поверхностный слой легкой аб-
разивной обработке (пескоструйной) или протереть поверхность с
помощью ватного тампона с гидроокисью алюминия.
Для химического травления медных электродов используют
смесь азотной кислоты плотностью 1,4 (50%) с дистиллированной
водой (50%).
При температуре 20—25° С раствор обеспечивает нормальный
ход реакции, уменьшающий размеры электрода.
Влияние концентрации и температуры на скорость съема мате-
риала показано на рис. 73.
Рис. 74. Зависимость скорости травления электро-
дов итр (мкм/мин) от концентрации (а) и тем-
пературы (б) водного раствора HNO3
Значительная концентрация или высокие температуры не жела-
тельны, так как они затрудняют контроль реакции.
Для стабилизации процесса периодически встряхивают элект-
род, удаляя таким образом образующиеся на нем пузырьки газа.
. При съеме материала более 0,4 мм нарушается точность, ост-
рые углы начинают закругляться. Если требуется максимальная
точность, концентрацию раствора уменьшают.
При травлении электродов из медновольфрамового сплава ис-
пользуют реактив из фтористоводородной кислоты концентрацией
40% (50%) и дистиллированной воды (10%).
Химическая реакция протекает при температуре окружающей
среды. Резервуары изготовляются из полиэтилена. Из этого же
материала изготовляются зажимы для крепления электродов.
Обрабатываемая часть электрода при химическом травлении
погружается в реактив и сам электрод встряхивается. Химическое
воздействие прекращается на 0,5—1,0 мин, электрод моется и чис-
164
тится щеткой с медной щетиной для удаления инертного слоя, об-
разующегося на электродах. Скорость обработки составляет при-
мерно 0,01 мм/мин, причем на ее величину влияет шероховатость
поверхности электрода. При работе с кислотами следует применять
защитные очки и перчатки.
Химическая обработка электродов из силумина, проходит в тех
же условиях, что и обработка меди и медновольфрамового сплава.
В качестве реактива используется 40%-ный раствор NaOH.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДОВ-ИНСТРУМЕНТОВ ОБЪЕМНЫМ
ДЕФОРМИРОВАНИЕМ И ОСАЖДЕНИЕМ МЕТАЛЛА НА МОДЕЛЬ
Изготовление ЭИ литьем из сплавов с низкой температурой
плавления выгодно при их большой серийности, когда оправды-
вается изготовление формы для литья. При этом следует учесть,
что износ таких электродов велик, а усадка может достигать 5—
10%, в результате чего точность ЭЭО низка. В случае большой
серийности и при-использовании их для чистовой ЭЭО целесооб-
разна калибровка электродов на прессах. Схема изготовления
электродов литьем представлена на рис. 74.
Рис. 74. Форма для отливки электрода из легкоплавких сплавов (а)
и ее базирование на станке (б):
1 — вставка для позиционирования; 2 — сплав; 3 — литая форма; 4 — подэлект-
родная плита; 5 — электрод; 6 — шпиндель станка
Состав и характеристика легких сплавов марки KAYEM*
KAYEM-l KAYEM-2
Физическая характеристика
Плотность, г/см3......................................  6,7	6,6
Температура плавления, °C .......................... 390	-	358
Усадка, %.................................. 6—10
Теплопроводность, кал/см с-град. при 18°С	....	0,25
Коэффициент линейного расширения, мм/град . .	28-10“^
Удельная теплоемкость, кал/г-град. . '.............. о,Г
Механическая характеристика '
Прочность на растяжение, кгс/мм2.................... 23	19
Твердость НВ..................................’	. '. 100—110	140—150
Прочность при сжатии, кгс/см2 ...................... 80	63
* По данным Технического центра по цинку (Франция).
165
Состав и характеристика сплавов ZAMAK-3 и ZAMAK-4*
ZAMAK-3 ZAMAK-4
Стандартное обозначение**
Состав, %:
алюминий ..........................
медь..............................
магний.................  .
цинк..............................
Максимальное содержание примесей, %:
железо.............................
свинец ........................
кадмий ........................
олово .........................
Z-A4G	Z-A4UIG
3,9—4,3
0—0,1	0,75—1,25
0,03^—0,06
Остальное
0Д00
0,005
0,005
0,002
Физическая характеристика
Плотность, г/см3..................................... 6,6	6,7
Температура плавления, *С............................ 380—386
Усадка, %.....................................' .	4—5
Коэффициент линейного расширения, мм/град .	.	27Х10”’6
Удельная электропроводность при 10° С, Ом/м .	.	.	15,7	15,3
Теплопроводность, кал/см-с-град ......	0,27	0,26
Удельная теплоемкость, кал/г °C...................... 0,1
Теплота плавления, кал/г............................. 25
Механическая характеристика*
Предел прочности при растяжении, кгс/мм2 .	.	26—30	30—34
Предел упругости, кгс/мм2 ..................... 25—29	29—33
Модуль упругости,^ кгс/мм2 .............................. 8500	.	9600
Относительное удлинение,^ %...............................5—8	3—6
Прочность при динамическом изгибе, кгм/см2; .... 10—12	ЮЛ—12,5
Предел прочности, кгс/мм2:
при сжатии................................................ 45	60
при сдвиге........................................... 22	27
Предел усталости на	10 циклов, кгс/мм2 ....	4,8	5,7
Твердость НВ, кгс/мм2 ............................... 80—90	85—95
В СССР для получения фасонных ЭИ методом литья исполь-
зуются легкоплавкие цинковые сплавы марок ЦАМ4-1, ЦА-4, со-
держащие алюминий, медь и магний.
Физико-механические свойства цинковых сплавов
ЦАМ4-1	ЦА-4
Плотность, г/см3.............................-	6,7	6,6
Температура плавления, °C	............. 386	387
Коэффициент линейного расширения при 20—100° С, 1/°С 27,4-10~"6 27,4-10 “6
Теплоемкость, кал/г-град . ‘............................. 0,1	0,1
Теплопроводность, кал/см-с-град.......................... 0,26	0,27
Удельное электросопротивление, Ом-мм2/м ....	0,0654	0,0637
Временнбе сопротивление разрыву отливки, кгс/мм2 .	33	29
Ударная вязкость отливки, кгс-м/см2 .....	6,6	5,9
Твердость НВ, кгс/мм2.........................  .	. 80—400	70—90
Сопротивление сжатию, кгс/см2 ...................... 55—60	38—42
Усадка, % (/о =50 мм)...............................4—7	6—8
* По данным Технического центра по цинку (Франция).
** Стандарт AFNOR-A-55-010 «Детали из сплава цинка, отлитые в форме
под давлением». См. также стандарт AFNOR-A-55-102 «Сплав цинка в форме
> слитка».
166
Меньшую усадку (1,5—2%) дают так называемые типограф-
ские сплавы Гарта (сплав свинца, олова и висмута) с температу-
рой плавления 254—320° С (в зависимости от содержания висму-
та). В СССР разработана специальная технология получения ли-
тых ЭИ из сплавов Гарта по гипсовым моделям.
Изготовление электродов из листа, штамповкой. Методы скоро-
стной штамповки (взрывной, магнитоимпульсной и электрогидрав-
лической) используются при изготовлении медных оболочковых
электродов, когда их серийность более 50—100 шт.
Точность полученных этими методами ЭИ зависит от сложнос-
ти формы, отношения основных габаритных размеров к толщине
штампуемого листа, глубины вытяжки и других факторов. Методы
скоростной штамповки желательно использовать при изготовлении
фасонных ЭИ с плавными переходами, т. е. когда радиус кривизны
элементов электрода значительно (более чем в пять раз) превосхо-
дит толщину штампуемого листа.
Скоростная штамповка отличается высокой производитель-
ностью, но по точности и разрешающей способности и возможности
изготовлять ЭИ больших размеров существенно уступает методу
изготовления ЭИ гальванопластикой.
Взрывная штамповка, основанная на действии силы
ударной волны, вызванной взрывом, применяется для деформиро-
вания листового металла в матрице с тем, чтобы воспроизвести ее
форму. На рис. 75 показана принципиальная схема устройства.
Используются стальные, бетонные матрицы с наполнителем или
из армированного бетона. Обычно применяется несжимаемая сре-
да (вода), которая может передавать удар. Между боковой по-
верхностью и матрицей-создается вакуум. Контур матрицы ограни-
чивает деформацию металла, который под действием ударной-вол-
ны становится пластичным.
Этот способ применяется при изготовлении деталей длиной
20—300 и толщиной 1—50 мм.
Магнитоимпульсная штамповка (рис. 76) основана
на действии мощного переменного магнитного поля, наводящего
ток в изготовляемой заготовки (медный или алюминиевый лист),
из которой штампуется оболочковый ЭИ. Установка состоит из
источника высокого напряжения, конденсаторов, накапливающих
электрйческую энергию, и разрядной цепи, включающей катушку
индуктивности.
Накопленная энергия определяется по формуле
W = — CU2,
 2
где W — энергия, Дж;
С — емкость, Ф;
U — напряжение, В.
При разряде через катушку проходит ток /=/0 sin со tekt, кото-
рый создает интенсивное импульсное затухающее магнитное поле.
Последнее индуцирует на боковой поверхности ток, противополож-
ный току в катушке индуктивности.
Характеристика установки
Накопляемая энергия, кДж............................. 5—200
Время разряда, мкс .............................................. 10—50
Рассеиваемая мощность, кВт .	................. 103
Разрядное напряжение, кВ........................................... 6
Получаемое давление, кгс/мм2......................... 40—50
Рис. 75. Схема устройст-
ва для взрывной штам-
повки ЭИ:
z 1 — обечайка; 2 — вода; 3 —
заготовка*; 4 — подвод к ва-
куумному насосу; .5 — мат-
рица; 6 — взрывчатое веще-
ство
Рис. 76. Схема электромагнитной
штамповки ЭИ:
1 — трансформатор: 2 — конденсатор; 3 —
выпрямитель; 4 — ключ зарядки; 5 — ключ
разрядки; 6 — индуктор; 7 — матрица
Этим способом нельзя получить глубокие штампы, так как о
увеличением расстояния от боковой поверхности до бобины быстро
увеличиваются потери энергии. Матрицы должны обладать повы-
шенным удельным сопротивлением, поэтому для их изготовления
используется слоистый пластик на эпоксидной основе.4
Электрогидравлическая штамповка (ЭГШ) ос-
нована на действии силы ударной волны, образующейся в жидкос-
ти. На рис. 77 дана принципиальная^ схема установки, состоящей
из источника высокого напряжения, батареи конденсаторов, в ко-
торой накапливается электрическая энергия, матрицы с зажимным
устройством, штампуемого листа, системы для наполнения, очист-
ки и слива используемой жидкости (воды или масла), вакуумного
устройства для откачки газов из пблости между штампуемой лис-
товой заготовкой и матрицей, разрядной цепи, состоящей из плав-
кой проволоки или разрядного промежутка.
168
Плавление и испарение участка проволоки и ионизация про-
странства между электродами приводят к быстрому образованию
разряда, возбуждающего ударные волны внутри жидкости, кото-
рые являются в данном случае штампующим «пуансоном».
В СССР выпускаются установки ЭГШ типа «Удар-12М», кото-
рые нашли ограниченное применение для изготовления оболочко-
вых электродов б размерами до 300X400 мм.
Рис. 77. Схема электрогидравлической штамповки ЭИ:
1 — трансформатор; 2 — выпрямитель; 3 — ключ зарядки; 4 — накопительный
конденсатор; 5—ключ разрядки; 6 — матрица; 7 —заготовка; 8 — жидкость;
9 -г- разрядник; 10 — емкость
Взрывная штамповка редко применяется при изготовлении
электродов, предназначенных для ЭЭО, так как эти установки до-
вольно сложны.
Электромагнитная штамповка применяется для изготовления
электродов с упрочненной нерабочей стороной, чтобы впоследствии
Рис. 78. Принципиальные схемы осуществления процесса металлизации.'
а — газопламенной: /— распыляемая проволока; 2 — газовое сопло; 3 — сопло сжатого
воздуха; 4 — смесительная камера металлизатора; 5 — подача кислорода; 6 — подача
сжатого воздуха; 7 — ролики для подачи проволоки; б — электродуговой: / — электри-
ческая дуга; 2 — распыляемая проволока; 3 — воздушное сопло; 4 — направляющие про-
волоки; 5 — ролики подачи проволоки; 6 — подача сжатого воздуха
при ЭЭО избежать деформации. Упрочнение выполняется при по-
мощи металлизации напылением или заливкой полости эпоксидной
смолой с наполнителем.
Изготовление фасонных ЭИ методом металлизации напыле-
нием. При металлизации напылением (рис. 78) исходный материал
169
в виде прутка, проволоки или порошка подается в зону нагрева и
расплавляется в ней, затем после диспергирования расплава струей
сжатого газа в капельно-жидкой форме он переносится на поверх-
ность модели (подложки).
Основные этапы подготовки и выполнения технологического
процесса изготовления ЭИ этим методом:
. выбор конструкции и расчет основных параметров ЭИ;
выбор материала модели и ее изготовление;
. конструирование и изготовление оснастки;
сборка модели с оснасткой и ее подготовка к напылению;
металлизация;
разделение модели и напыленного ЭИ;
специальная термообработка напыленного ЭИ;
сборка ЭИ с подэлектродной плитой:
z сверление отверстий для прокачки-отсоса;
монтаж ЭИ на станке и его базирование относительно заго-
товки;
отделение отработанного ЭИ от оснастки, удаление с оснастки
остатков напыленного металла перед ее повторным использова-
нием.
К модели предъявляются следующие требования:
по форме и размерам формообразующей части она должна яв-
ляться либо точной копией изделия, которое предполагается изго-
товить методом ЭЭО, либо копией этого же изделия, но с откор-
ректированными размерами и формой, с учетом распределения
МЭЗ, припуска под следующую доводку и износа ЭИ в процессе
обработки;
должны быть предусмотрены поля для размещения оснастки,
связывающей напыленный ЭИч со шпинделем ЭЭС, и обеспечена
преемственность базирования в цепочке чертеж (эталонное изде-
лие)— модель — ЭИ — заготовка, обрабатываемая на ЭЭС;
материал модели должен обеспечивать оптимальную степень
адгезии напыляемого материала.
При обработке даже самых сложных изделий, например типа
штампов и пресс-форм, часто,имеются поверхности, форма которых
достаточно проста для того, чтобы их обработка могла выполнять-
ся на металлорежущих станках со значительно более высокой, чем
при ЭЭО, производительностью и точностью. Соответствующие та-
ким поверхностям участки ЭИ должны быть выведены из процесса
ЭЭО, что достигается завышением соответствующих размеров мо-
дели по сравнению с соответствующими размерами изделия. К та-
ким поверхностям относятся, в частности, поля для размещения
оснастки. Величина полей для размещения оснастки определяется
габаритом' последней. Координатная установка технологической
оснастки относительно модели осуществляется по принципу един-
ства баз.
170
Модели можно изготовлять из графита, углеродистой и легиро-
ванной стали, алюминия и его сплавов, специальных керамических
материалов, типографских сплавов.
Графит, обладающий значительно лучшей обрабатываемостью,
чем сталь, подвержен микровыкрашиванию на стадии снятия ЭИ
с модели, которое объясняется внедрением частиц напыляемого
металла в поры графита и последующим вырыванием из тела мо-
дели частичек графита, расположенных между порами. Для умень-
шения микро- и макровыкрашивания принимают следующие меры:
использование графитов высокой плотности и прочности; покрытие
поверхности модели коллоидальным графитом, закрывающим поры,
выходящие на поверхность модели; отделение напыленного ЭИ от
модели при помощи нескольких клиньев, одновременно вводимых
в плоскость разъема ЭИ и модели (предотвращается перекос ЭИ
относительно модели).
С учетом мер,' уменьшающих микро- и макровыкрашивание,
долговечность графитовой модели может быть ориентировочно
принята равной 10—15 ЭИ. При наличии недопустимых поврежде-
ний графитовая модель' может реставрироваться. Модели из угле-
графитовых материалов изготовляются слесарно-механическими
методами. •
Модели из* углеродистой или низколегированной отожженной
стали, серого чугуна, алюминия и его сплавов свободны от недо-
статков, присущих, графитовым моделям, и более долговечны. Од-.
нако при обработке их встречаются большие трудности. Поэтому
вопрос о выборе материала модели должен решаться технико-эко-
номическим расчетом в зависимости от серийности ЭИ.
Методом металлизации изготовляют ЭИ, применяемые при ЭЭО
пресс-форм, для изделий, разрабатываемых художниками-моделье-
рами. К таким изделиям относятся сортовая посуда, резиновая
обувь, игрушки и др. Первые образцы (прототипы) таких изделий
в одном-двух экземплярах создаются художником в каком-либо
легкообрабатываемом материале. Одним из самых распространен-
ных среди трких материалов является скульптурный гипс. Исполь-
зование гипса в качестве модели для изготовления ЭИ методом
металлизации невозможно в связи с его мгновенным разрушением
при тепловом ударе струей напыляемого материала. В связи с
этим в СССР разработан специальный технологический процесс
изготовления рабочих моделей по гипсовым прототипам с исполь-
зованием малоусадочных литейных типографских сплавов.
Технологическая оснастка связывает напыленный слой со шпин-
делем ЭЭС, а в сборе с ЭИ она является также промежуточным
звеном в цепи базирования ЭИ относительно обрабатываемой за-
готовки.
Все многообразие форм обрабатываемых ЭИ (и, соответствен-
но, моделей) можно разбить да три группы: формы типа тел вра-
щения (пуансоны для формовки автомобильных фар, стеклоформы
для сортовой посуды); формы, равноосные в плане или прибли-
171
жающиеся к таковым (штампы для крестовин, фасонных фланцев);
формы, у которых размер по одной из^осей в два и более раз пре-
вышает размер по перпендикулярной оси (штампы для коленчатых
и кулачковых валов, вилок карданных валов и т. д.).
В моделях первой и второй групп формообразующая часть впи-
сывается в плане в кольцевую оснастку, в моделях третьей груп-
пы — в оснастку типа параллелепипеда.
После сборки модель с закрепленной на ней оснасткой пере-
дается на операцию подготовки к напылению.
Для графитовых и стальных моделей выполняется дробеструй-
ная обработка внутренней боковой поверхности силового (замко-
вого) кольца и всех поверхностей замкового паза, что обеспечивает
очистку указанных поверхностей и создает на них микрошерохова-
тости, т. е. условия для хорошей адгезии напыляемого металла к
оснастке. После дробеструйной обработки оснастки на поверхность
формообразующей части графитовых моделей втирают коллоидаль-
ный графит при помощи марлевого тампона.
Стальные модели после дробеструйной обработки нагреваются
в сборе с оснасткой в печи, пламенем металлизационного пистоле-
та или газовой сварочной горелкой до температуры 350—400° С.
Температура контролируется термокарандашом..
Таблица 28
Расход и давление газов
при газопламенной металлизации
Компоненты газовой^смеси	Расход, м’/мин	Давление, кгс/см*
Горючий газ: пропан	(1,54-2)-16-2	0,04
ацёти-	(1,2ч-1,4)-10—2	0,03
лен Кислород	(1,54-3)10~2	2—5
Воздух	0,6—0,8	3—5
Таблица 29
Режимы газопламенной металлизации
при нанесении конструкционного
«слоя ЭИ
Компонент газовой смеси	Расход, м8/мин	Давление, кгс/см1
Пропан	0,015—0,020	0,5
Ацетилен	0,012—0,014	1,0—1,5
Кислород	0,015—0,030	2—5
Воздух	0,6—0,8	4—5
Примечание. Электродуговая
металлизация происходит в воздухе,
расход 1,0—1,2 мм3/мин, давление
4—6 кгс/см2.
Процесс напыления выполняется в две стадии — напыление ра-
бочего слоя ЭИ из меди и конструкционного из нержавеющей ста-
ли марки 1Х18Н9Т.
Медный слой толщиной 1,5—2 мм напыляется газопламенным
методом при помощи ручного газового металлизатора типа
МГИ-2-65 по стандратным режимам, приведенным в табл. 28.
Производительность при газопламенном напылении меди со-
ставляет 2—4 кг/ч. Конструкционный слой наносится газопламен-
172
ным или элект^одуговым способом при помощи электрометаллиза-
тора типа ЭМ-10 по режимам, приведенным в табл. 29.
Производительность при газопламенном напылении нержавею-
щей стали 1XI8H9T составляет I—1,5 кг/ч, при электродуговом
3—5 кг/ч.
Напыление на модели из типографских сплавов выполняется с
помощью специальных приемов, предотвращающих расплавление
модели под действием тепла металлизационной струи.
Напыленный ЭИ вместе с оснасткой отделяется от модели при
помощи клиньев.- Благодаря тому, что медь имеет больший коэффи-
циент линейного расширения, чем материалы моделей (сталь или
графит), при остывании системы «ЭИ — модель» от некоторой тем-
Таблица 30
Оборудование	Область применения
Пескоструйная (дро- беструйная) камера Пескоструйный (дро- беструйный) пистолет	✓ Обработка деталей оснастки перед напылением
«ь Масловодоотделитель	Очистка воздуха перед подачей в пескоструйный и металлизационный пистолет
Камера металлиза- ционная	 Металлизатор газовый Металлизатор элект- родуговой	Напыление
Маска защитная	Защита лица и органов дыхания металлиз'аторщика
Компрессор медицин- ский безмасляный	Подача воздуха под защитную маску, металлизаторщика
Наушники противо- шумные	Защита органов слуха металлиза- торщика	• .
Катушки для прово- локи	Размещение проволоки, подавае- мой в металлизатор
Компрессор или воз- духодувка	1 / Питание металлизационного и пес- . коструйного пистолетов сжатым воз- духом
Редукторы: кислородный ацетиленовый пропанбутановый	Регулирование расхода газа
173
Таблица 31
/ Материал /	Назначение	Тип, марка, сортамент
ч Дробь чугунная или сталь- ная колотая	Обработка деталей ос- настки перед напылением	ДЧК или ДСК
Кислород газообразный тех- нический компримированный в баллонах	t	Питанйе металлиза- ционного пистолета	ГОСТ 5583—58
Ацетилен в баллонах		ГОСТ 5457—60
Проволока медная круглая электротехническая	Материал рабочего слоя ЭИ	ГОСТ 2112—62, 0 1,5 мм, марка ММ
Проволока стальная низко- • углеродистая общего назначе- ния или нержавеющая »	Материал конструк- ционного слоя ЭИ	ГОСТ 3282—45, 0 1,5—2 мм
Смола эпоксидная	Заделка мелких дефек-	ЭД-20
Отвердитель эпоксидной смолы	тов конструкционного слоя ЭИ	Полиэтиленгполи- амин
Сплавы типографские	Материал рабочей мо- дели			
Специальный керамический состав	Материал мастер-моде- ли и рабочей модели	—
Гипс	Материал мастер-мо- дели 4	—
пературы линейные размеры ЭИ становятся меньше соответствую-
щих размеров модели.
В -связи с изменением свойств меди при напылении на воздухе
и с особенностями структуры напыленного металла в технологиче-
ский процесс изготовления ЭИ вводится операция специальной об-
работки ЭИ, которая выполняется по окончании напыления.
В табл. 30 и 31 представлены оборудование и материалы, необ-
ходимые для организации участка изготовления ЭИ методом ме-
таллизации.
Изготовление электродов-инструментов методом гальваноплас-
тики. Метод предложен И. Якоби в 1838 г.; основан на электролиз
тическом осаждении металла на модель с последующйм отделе-
нием осажденного слоя от модели. Отделение осажденного слоя
металла толщиной 2—5 мм от модели отличает этот метод от ме-
тода гальваностегического осаждения защитных и декоративных
покрытий на металлах.
174
Изготовление фасонных ЭИ. этим методом позволяет получить
высокую точность и чистоту поверхности ЭИ, соответствующие точ-
ности и чистоте наружной поверхности модели, в качестве которой
используется готовая (эталонная) деталь. При этом можно полу-
чить практически неограниченное число ЭИ любой площади с од-
ной неразрушаемой модели.
Гальванопластика — простой технологический процесс, легко
поддающийся автоматизации и механизации и не требующий вы-
сокой квалификации обслуживающего персонала. Процесс обла-
дает сравнительно низкой энергоемкостью (5—10 А/дм2), что соот-
ветствует 2—3 кВт • ч при изготовлении ЭИ из меди толщиной 2 мм
и площадью 10 000 мм2.
Рис. 79. Схемы изготовления ЭИ по эталонной
модели:
а — двукратное использование гальванопластического ко-
пирования; б — двукратное использование литья безуса-
дочных материалов; в — использование метода электро-
эрозионной обработки; 1 — эталонная модель; 2 — контр-
модель; 3 — рабочая модель; 4 — электрод-инструмент
Основные недостатки метода: неравномерность толщины осаж-
денного слоя, зависящая от конфигурации модели, и значительная
длительность процесса осаждения (слой меди толщиной 2—2,5 мм
осаждается за 150—300 ч).
Технологический процесс производства ЭИ методом гальвано-
пластики включает (рис. 79) изготовление модели, представляю-
щей собой негативную копию ЭИ и выполненной с учетом МЭЗ и
припуска под последующую обработку деталей; нанесение токо-
проводящего и разделительного слоев; электролитическое осажде-
ние слоя меди и нанесение конструкционного слоя; монтаж и за-
175
крепление технологической оснастки, предназначенной для бази-
рования и крепления ЭИ на шпинделе ЭЭС; отделение ЭИ от
модели; сверление отверстий для прокачки-отсоса рабочей жид-
кости.
Модели подразделяются на одноразовые — разрушаемые (вос-
ковые сплавы или гипс) — и постоянные (эпоксидные смолы, типо-
графские сплавы, хромоникелевые стали и графит). Первые приме-
няются при единичном производстве, вторые — при серийном и
массовом. К моделям, полученным методом гальванопластики,
предъявляют в основном те же требования, что и к моделям, при-
меняемым при металлизации напылением.
Требования к материалу модели, связанные с действием на ее
поверхность агрессивных сред:
стойкость к растворам кислот, щелочей, а также растворителей
(бензин, спирт, ацетон);
отсутствие раковин, царапин и пор на рабочей поверхности;
шероховатость рабочей поверхности не хуже шероховатости об-
работанной поверхности после чистового режима ЭЭО.
Применение в качестве материала модели типографских спла-
вов, нержавеющей стали 1Х19Н9Т или сплава на хромоникелевой
основе позволяет исключить из технологического процесса опера-
цию нанесения токопроводящего и разделительного слоев. Естест-
венная оксидная пленка на поверхности таких материалов служит
хорошим разделительным слоем.
Эталонные изделия и модель существуют, как правило, в един-
ственном экземпляре, и их использование целесообразно лишь при
изготовлении очень малой серии ЭИ - (5—10 шт.). Кроме того, пря-
мое использование эталонов возможно только в том случае, если
их материал не корродирует в контакте с электролитом.
При большей серийности возникает необходимость в размноже-
нии эталонов и получении рабочих моделей, на которые и осаж-
дается медь.
Отработаны следующие способы изготовления рабочих мо-
делей:
двукратное использование гальванопластического копирования,
т. е. получение методом гальванопластики сначала обратной копии
эталона, используя его как модель, а затем прямых копий эталона,
т. е. рабочих моделей, используя обратную "копию как модель;
двукратное использование копирования эталона при помощи
литья самотвердеющих безусадочных полимерных материалов или
легкоплавких сплавов с температурой плавления менее 300° С по
схеме эталонная модель — негативная копия — рабочая модель;
размножение эталонов с использованием ЭЭО по схеме изготов-
ление гальванопластическим способом ЭИ, представляющего собой
обратную копию эталона, — изготовление этим ЭИ прямой копии
эталона из нержавеющей стали, которая служит (после полировки)
рабочей моделью.
.76	'
Выбор того или иного варианта изготовления эталонной модели
определяется ее материалом, требованиями к точности изделий,
получаемых ЭЭО, и их серийностью.
При изготовлении эталонов из материалов, нейтральных к элек-
тролиту, можно использовать все схемы. В противном случае мож-
но применить методы литья безусадочных пластмасс или сплавов,
и размножения эталонов с использованием ЭЭО.
К апробированным материалам, работоспособным в сернокис-
лых электролитах, относятся нержавеющая сталь 1Х18Н9Т'и ее
аналоги, сплавы типа нихром, графит, типографские сплавы,
эпоксидные смолы и материалы типа стиракрила -в чистом виде и
с минеральными наполнителями—-песком, диатомитом и др. На-
полнители вводятся в полимерные материалы для уменьшения
усадки при отверждении и для снижения хрупкости.
С целью коррекции формы ЭИ на величину МЭЗ и припуска
на последующую полировку Д Н после ЭЭО на поверхность эта-
лонной модели наносится компенсирующий слой. При размножении
моделей с использованием ЭЭО толщина этого слоя равна:
Лсл = 2($+ДЯ).
Компенсирующий слой наносится на металлические модели с
помощью гальваностегии, а на неметаллические — напылением
лаков. При толщине слоя более 0,3 мм на вертикальные и наклон-
ные (угол >45°) поверхности модели наклеивают восковые пленки.
Допуск на толщину компенсирующего слоя не должен превы-
шать величины неравномерности МЭЗ.
Подготовка модели к наращиванию слоя меди включает сле-
дующие операции: защиту нерабочих поверхностей модели путем
нанесения лакокрасочных материалов или установки модели в спе-
циальные винипластовые коробки; окантовку модели по периметру
медной полосой; нанесение токопроводящего и разделительного,
слоев; монтаж разделительных перегородок для получения много-
контурного электрода.
Рекомендуется для нанесения токопроводящего слоя применять
графитирование коллоидальным графитом (для небольших моде-
лей), распыление порошковой меди на покрытую восковой пленкой
модель, а также химическое восстановление металлов из раство-
ров — серебрение, меднение, никелирование.
Химическое серебрение или меднение позволяет получить зна-
чительно более качественную токопроводящую пленку, чем графи-
тирование, и тем самым обеспечить более равномерную «затяжку»
модели медью.
Освоен процесс химического серебрения поверхностей неметалл
лических моделей площадью до 5 м2 при помощи распылительных
пистолетов специальной конструкции.
На рис. 80 представлены схема электролитического осаждения г
слоя меди для изготовления крупногабаритных ЭИ. Модель уста-
навливается на дно гальванической ванны, токоподводы медного
177
контура модели присоединяются к катодной штанге. Медные ано-
ды в лавсановых мешках подвешены на анодных штангах. Сжатый
воздух для перемешивания электролита подается по трубке.
Питание ванны осуществляется от реверсивного источника (на-
пример, ВАКГР 630/12). Для небольших и средних моделей разме-
ром до 1 м2 экономически целесообразно использовать постоянные
Рис. 80. Схема .гальванопла-
стического осаждения слоя
меди для изготовления
крупногабаритных электро-
дов-инструментов:
1 — накладная ванна из фанеры
и стеклопластика с эпоксидной
смолой; 2 — слой осажденной
меди; 3 — модель; 4 — анодные
пГтанГи; 5 — медные аноды; 6 —
трубка для подачи сжатого воз-
духа, 7 — токоподвод к катоду
ванны, а для крупных — изготовлять на-
кладные ванны, используя модель в ка-
честве дна.
При изготовлении нескольких элект-
родов малого размера осаждение меди
на несколько моделей ведется одновре-
менно в одной ванне. При этом целесооб-
разно применять двусторонние модели
(рис. 81) .
Технология процесса гальванопласти-
ческого наращивания медного слоя во
многом определяется электролитом, в ко-
тором происходит осаждение.
Критерии оценки качества электроли-
та: рассеивающая способность; допусти-
мая плотность тока, определяющая ско-
рость осаждения и возможность получе-
ния осадков с заданными структурой и
свойствами; чувствительность к загряз-
нениям и колебаниям температуры (этим
определяется сложность систем фильт-
рации и терморегулирования); токсич-
ность.
В табл. 32 приведены составы сернокислых электролитов, а в
табл. 33 — режимы осаждения на различных стадиях процесса
Рис. 81. Схема гальванопластического осаждения меди в стационарных ваннах:
а — расположение катодов и анодов при одновременном изготовлении нескольких электро-
дов / — ванна; 2 — труба для подвода сжатого воздуха; 3 — анод; 4 — винипластовая дер-
жавка с двусторонней моделью — катодом; 5 — анодная штанга; 6 — катодная штанга — ис-
точник питания; 7 — анодная штанга; б — двусторонняя модель в экранирующей вини-
пластовой державке* / — винипластовая державка; 2 — слои осажденной меди; 3 — модель;
4 — рамка из нержавеющей стали; 5 — токоподвод
178
Таблица 32
Стадия процесса	Состав электролитов		
	HaSO4 на 1л воды, г	CuSO4 на 1л воды, г	спирт этило- вый на 1 л воды, г
Затяжку по токопроводящему слою * на непроводящих моделях	15	150	30—40
Затяжка по токопроводящим моде-' лям и наращивание рабочего слоя на моделях всех видов	50	200—250	10 ✓
Примечание. Квалификация феактивов — не хуже «химически чистый»,.
Таблица 33?
Стадия процесса а	Плотность тока, А/дм*	Средняя скорость осаждения, мкм/ч
Затяжка по токопроводящему слою на непроводящих моделях	0,5—1,0	8—12 •
Затяжка по токопроводящим моде- лям	1,5—3,0	12—16
Наращивание рабочего слоя на мо- делях всех видов*	6—8	30—40
* Расход воздуха на перемешивание 5—10 л/мин. Продолжительность катод-
ного периода 10 с, анодного 2 с.
гальванопластического изготовления ЭИ. Материал анодов — мед-
нофосфористый сплав марки АМФ, а как заменитель — медь ма*
рок МО, Ml.
АМФ — медь анодная, ее состав: Р=0,03-5-0,16%, примеси — не
более 0,1%, остальное — Си; МО — Си—99,95%, примеси — 0,05%;
Ml — Си—99,9%, примеси 0,1 %.
Сернокислые электролиты широко применяются в гальваноплас*
тике. Основной их недостаток — малая рассеивающая способность.
Возникающие в связи с этим трудности мо^кно исключить за счет
реверсирования тока и интенсивного перемешивания электролита
в прикатодном слое при помощи сжатого воздуха или ультразвука.
Высокой рассеивающей способностью при высокой токсичности
обладают цианистые электролиты, которые применяют только на
крупных заводах в специализированных цехах с автоматизирован-
ным характером производства,, оборудованных мощными очистны-
ми сооружениями и устройствами для обеззараживания основных
изделий и оснастки, соприкасающихся с электролитом.
Все большее применение находят пирофосфатные электролиты
со специальными добавкамц, обеспечивающие повышение рассеи-
вающей способности. К достоинству этих электролитов следует
отнести возможность применения стальных нерастворимых мест-
ных анодов.
В связи со сложностью введения в гальваническую ванну ульт-
развуковых колебаний большой мощности (1,5-^2) • 104 В т/м2,
особенно при изготовлении крупных ЭИ, наиболее реальным пред-
ставляется увеличение рассеивающей способности за счет реверси-
рования тока и интенсивного перемешивания электролита. Недос-
таточная рассеивающая способность может быть частично ском-
пенсирована установкой местных анодов в зонах с пониженной
скоростью осаждения или экранизированием зон с высокой ско-
рЪстью осаждения.
Первой стадией процесса осаждения является затяжка поверх-
ности модели слоем меди толщиной 10—20 мкм. Качество затяжки
моделей из токопроводящих материалов во многом определяется
сплошностью токопроводящего слоя. Если при визуальном контро-
ле поверхности модели в процессе затяжки после первых 5—8 ч
осаждения обнаруживаются участки, на»границе которых фронт
затяжки остановлен, то модель должна быть извлечена из ванны, а
на указанные участки после промывки водой повторно наносится
токопроводящий слой. Затяжка выполняется без перемешивания.
Следующая стадия процесса осаждения — наращивание рабо-
чего слоя ЭИ. Наиболее опасный дефект рабочего слоя — это хруп-
кость, которой, как правило, сопутствуют повышенный износ ЭИ и
образование микропустот в объемах, прилегающих к острым внут-
ренним углам рельефа модели. Хрупкость рабочего слоя является
следствием применения недостаточно чистой воды и реактивов,
загрязнения электролита посторонними примесями (в частности,
машинным маслом при использовании поршневых компрессоров) и
завышенной плотности тока при осаждении.
Микропустоты появляются вследствие того, что при переходе с
режима затяжки на режим наращивания рабочего слоя из-за уве-
личения плотности тока ухудшается рассеивающая способность
электролита. Скорость осаждения на сторонах внутреннего угла
становится большей, чем скорость осаждения в его вершине. Фрон-
ты кристаллизации, продвигающиеся от противоположных граней,
смыкаются, образуя микрополость. В процессе ЭЭО наличие этой
микрополости резко ухудшает локальный теплоотвод х соответ-
ствующего участка поверхности ЭИ, что в конечном итоге приводит
к повышенному износу, а затем и к прорыву рабочего слоя. Для
устранения описанного дефекта необходимо одновременное ревер-
сирование тока и интенсивное перемешивание электролита. По-
следнее позволяетдакже значительно увеличить плотность тока и
производительность процесса без ухудшения качества осажденного
металла. Допустимая средняя плотность тока при отсутствии пере-
мешивания составляет 3 А/дм2, а при перемешивании и реверсе —
180
до 8 А/дм2. Во избежание загрязнения электролита воздух при пе-
ремешивании (должен подаваться мембранным безмасляным комп-
рессором или воздуходувкой.
На заключительной стадии создается конструкционный слой,
придающий ЭИ прочность и жесткость. Основной метод получения
этого слоя — напыление меди (для-^электродов площадью 0,2 м2)
на нерабочую сторону ЭИ и заливка гальванопластического отпе-
чатка эпоксидной смолой. Как при металлизаций, так и при нане-
сении конструкционного слоя из эпоксидной смолы нерабочую по-
верхность осажденного, слоя необходимо тщательно' обезжирить и
снять окисные пленки струей песка. Несоблюдение этих правил
приводит к отслаиванию конструкционного слоя в процессе ЭЭО,
местному короблению и прогару ЭИ.
ЭИ от модели отделяется’ введением в плоскость разъема
клиньев.
Для изготовления ЭИ методом гальванопластики применяют
следующее оборудование:
два источника питания реверсивным током;
ванны гальванические для меднения — стационарная для моде-
лей площадью до 1- м2 и накладная для моделей площадью более
1 м2 (модель является дном ванны), два компрессора медицинских
безмасляных (допускается применение сжатого воздуха от- про-
мышленной сети только после очистки от влаги и масла).
Для организации участка изготовления ЭИ методом гальвано-
пластики применяют различные материалы (табл. 34).
	Таблица 34
Материал	Количество > на 1 м* поверхности ЭИ	Материал	Количество на 1 м1 поверхности ЭИ
' Мед сернокислая*	250 КГ	Полиэтиленполиамин	0,22 КГ
Серная кислота*	50 кг	Оргстекло листовое тол-	1 м2
Спирт этиловый*	5 кг	щиной 4 мм	0,1 кг
Медь анодная (АМФ)	20 кг	Коллоидный графит «се- ребристый»	
Медь листовая (МО)	40 кг	Пластилин	1 пачка
Ткань лавсановая (ТАФ-5)	2 м2	Растворители: ацетон	0,5 л
Стеклоткань рогожная	5 м2	бензин (Б-70)	0,5 л
или ситчатая			
Эпоксидная смола	20 кг		
(ЭД-20)			
* Материалы указаны в количествах на одну ванну объемом 1000 л. •
Гальванопластические ЭИ применяются в технологических про-
цессах ЭЭО точных стальных штампов и пресс-форм с'допусками
до 0,05—0,1 мм и при ЭЭО крупногабаритных штампов, в частнос-
181
ти вытяжных штампов для автомобильной и других отраслей про-
мышленности. В СССР разработан способ гальванического изго-
товления медных ЭИ, при котором скорость осаждения меди в
1 десять раз выше обычного и достигает в ряде случаев 0,5—
0,7 мм/ч.
Изготовление электродов-инструментов методами порошковой
металлургии. Порошковая металлургия позволяет получать компо-
зиционные материалы заданного состава и структуры из нескольких
исходных компонентов. Этим методом можно получать заготовки
различного сортамента в виде
труб, листа, стержней со ело
Рис. 82. Зависимость плотности-от
объемных тел, массивных блоков,
кным профилем, а также фасонные
'ЭИ типа лопаток и т. д.
Изношенные ЭИ могут быть вос-
становлены калибровкой (осадкой)
на том же оборудований и оснастке,
которые использовались для изгото-
вления нового ЭИ.
Основная трудность внедрения по-
рошковой металлургии — значи-
тельные' затраты и использование
дорогостоящих пресс-форм. Поэтому
изготовление порошковых ЭИ этим
методом может быть рентабельным
при серийном производстве.
Существует много различных спо-
собов формования порошковых из-
делий. Наибольшее распространение
времени изотермической выдержки получили: холодное прессование в
при спекании прессовок из медно- стальной пресс-форме — спекание и
го порошка	холодное прессование в стальной
пресс-форме — спекание — калибровка в стальной пресс-форме.
Реализация этих схем требует создания автоматических прессов и
печей спекания, а также использования пресс-форм сложной кон-
струкции. При холодном прессовании порошка применяют высокое
давление (2—4 тс/см2), что вызывает необходимость в изготовле-
нии пресс-форм из закаленных сталей или твердых сплавов.
Размеры прессуемых изделий ограничены мощностью и габа-
ритами прессов, а также конфигурацией изделий. С усложнением
конфигурации увеличивается неравномерность распределения плот-
ности в прессованной заготовке и появляются трещиньь
При изготовлении заготовок для последующей механической
обработки из порошков с хорошей прессуемостью эти схемы мож-
но использовать и при изготовлении ЭИ малыми сериями. На
рис. 82 показаны зависимости, описывающие процессы уплотне-
ния медного порошка. Из числа перспективных композиционных
электродных материалов методами холодного прессования — спе-
182 '
кания могут изготовляться заготовки ЭИ из материала
(медь + 3 мае. % нитрида .бора) и специального графитовркГ по-
рошка с добавлением меди.
Горячее прессование порошковых материалов—это процесс,
при котором изделие заданной формы и размеров получают в
пресс-форме с массой порошка, нагретой или нагреваемой одно-
временно с приложением давления до относительной температу-
ры 0,6—0,9 от температуры плавления прессуемого материала.
Благодаря синхронности температурного и силового воздействия
на порошок на один-два порядка по сравнению с холодным прес-
сованием снижается давление, необходимое для достижения соот-
ветствующей плотности, в связи с чем появляется ч возможность
Рис. 83. Зависимость плотности образцов от времени изо-
термической выдержки при горячем прессовании медного
порошка с размерами частиц 76—104 мкм (а) и 104—
152 мкм (б)
заменить стальные пресс-формы графитовыми. Время изотерми-
ческой выдержки под давлением снижается в 2—10 раз по срав-
нению с временем изотермической выдержки при спекании. Уст-
раняется опасность появления трещин и коробления изделий, выз-
ванных неравномерным распределением плотности в области прес-
сования и расширяется номенклатура перерабатываемых порошко-
вых материалов за счет тугоплавких металлов (вольфрама и мо-
либдена как основы соответствующих композиций с медью) и
тугоплавких соединений.
183
На рис. 83 и 84 представлены графики, описывающие процесс
горячего прессования медных порошков при температуре <800° С.
По графикам можно определить данные, необходимые для состав-
ления технологической карты изготовления медного ЭИ задан-
ной плотности. По ним можно также рассчитать сравнительные
технико-экономические показатели процессов горячего и холодного
прессования — спекания и выбрать оптимальный вариант при за-
данном объеме производства.
Введение нитрида бора несколько ухудшает горячую прессуе-
мость материала по сравнению с чистой медью. На рис. 85 пред-
ставлена зависимость плотности заготовок из материала МНБ-3
от давления прессования при температуре 900—1050° С.
Логарифм давления
Удельное давление прессования
Рис. 84. Зависимость скорости уп-
лотнения от приложенного давле-
ния при горячем прессовании мед? -
ного порошка
Рис. 85. Зависимость плотности
от удельного давления при го-
рячем прессовании ' материала
МНБ-3
В СССР разработан технологический процесс.изготовления ЭИ
из материалов W—Си, основанный на низкотемпературном горя-
чем прессовании соответствующих шихт в графитовых пресс-фор-
мах. Материалы требуемого качества в виде заготовок и фасон-
ных ЭИ могут быть получены при температуре 1400° С и удель-
ном давлении прессования 450 кгс/см2.
Прессование заготовок и некоторых типов фасонных ЭИ осу-
ществляется на двухкамерной установке горячего прессования, в
основе конструкции которой лежат съемные нагревательные ка-
меры и "серийно выпускаемые прессы.
Основные данные нагревательной камеры
Способ нагрева пресс-форм.....................
г
Максимальная рабочая температура, °C.....................
Время достижения максимальной температуры при отсутствии
загрузки, .............................................
Косвенный
радиационный
1500
I
4
184
Давление среды:
вакуум, мм., рт. гт........................................ 5-10"”3
инертного газа (или водорода), кгс/см2.................. До	0,3
Мощность, потребляемая камерой, кВт............................80
Рабочая зона (диаметрXвысота), мм	250X250
Максимальное усилие прессования, тс........................... 100
Ход прессующего штока камеры, мм....................... 50
Скорость перемещения щтока, мм/мин..................... 0—20
Габарит камеры, мм...................................... 620X700X600
Расход воды на охлаждение, м3/ч........................ 2,5
Устройство камеры показано на рис. 86. В корпусе имеются
два смотровых окна: для наблюдения за процессами и термомет-
рических измерений, а также для ввода в рабочую зону термопар,
дилатометрических щупов и других датчиков. На корпусе имеет-
ся патрубок, соединенный £ вакуумной системой (окна и патрубок
на рисунке не показаны).
Рис. 86. Схема камеры горячего прессо-
вания:
/ — траверса пресса; 2 — прессующий шток
камеры; 3 — верхняя шина; 4 — контакт; 5 —
верхний токоподвод; 6 — пружина; 7 — графи-
товый нагреватель; 8 — графитовая пресс-фор-
ма с порошком; — теплоизоляция; 10 — смот-
ровое стекло; // — водоохлаждаемый корпус;
12 — стол пресса; 13 — нижняя шнна; 14 — пат-
рубок вакуумной системы; 15 — верхняя водо-
охлаждаемая крршка ,
Для загрузки пресс-формы в камеру верхняя крышка поднима-
ется перемещением верхней траверсы пресса.
На установках горячего прессования могут прессоваться по-
рошковые материалы, применяемые в других областях техники.
Экструдирование порошковых материалов за-
ключается в следующем.’ Порошок, свободно насыпанный или
предварительно*спрессованный и спеченный, нагревается, затем
помещается в контейнер пресса и экструдируется (выдавливает-
ся) через матрицу, в результате чего образуется пруток заданно-
го профиля. Этот способ формообразования является оптимальным
при изготовлении стержневых ЭИ, предназначенных для прошив-
ки сквозных отверстий.
На рис. 87 представлены зависимости, описывающие процесс
экструдирования материалов типа МНБ-3 с различным содержа-
185
нием нитрида бора; на рис. 88 — зависимости, связывающие де-
формацию, плотность и физические свойства прокатанного мед-
ного листа.
Склеивание часто используется для крепления рабочей ча-
сти электрода на подэлектродной плите и при сборке электрода из
отдельных элементов. Обычно склеиваются электроды из меди и
медновольфрамового сплава небольших размеров, а также гра-
фитов. Для склеивания используется цианоакриловая или эпок-
сидная смола. Цианоакриловая смола применяется при прикле-
ивании к базовой плите металлических электродов. Такой смолой
можно получить очень тонкую клеевую прослойку, однако она не
гарантирует хорошей токопроводимости. Когда сила тока, исполь-
Рис. 87/ Зависимости, опи-
сывающие процесс экст-
рудирования материалов
медь — нитрид бора;
1 - Си; 2 — 1<% BN; 3 — 2% BN, 4 -3 %
BN; 5 — 6% BN
(3S»№ClMMz'>	pt 2/CM3
Деформация
Рис. 88. Зависимость свойств
порошкового медного листа
от условий прокатки:
1 — плотность; 2 — предел проч-
ности при растяжении; 3 — уд-
линение; 4, 6 — микротвердость
неотоженной и отрженной лент;
5 — микротвердость неотожен-
ной ленты из литой меди
зуемая для данного режима обработки, превышает несколько
ампер, необходимо предусмотреть электрическую связь между
электродом и базовой плитой.
Эпоксидный клей используется для склеивания графитовых
электродов. Если клей обладает малой вязкостью, необходимо
предварительно пропитать поверхность с тем, чтобы клей не впи-
тывался в материал, заполняя поры.
При изготовлении электродов больших размеров возникает
необходимость склеивать различные куски графита, чтобы можно
было сделать электрод нужных размеров. Для такой склейки ис-
пользуется жидкий эпоксидный клей обычно на основе смолы
186
ЭД-20. Он позволяет получить тонкие клеевые прослойки, дающие
минимальные погрешности.
Сборка отдельных кусков графита проводится в зависимости
от конструкции электрода. Стремятся не располагать клеевые со-
единения в зоне, представляющей трудности при ЭЭО: ребра
жесткости, изменение наклона и т. д.
Склеиваемые поверхности должны быть обезжирены трихлор-
этиленом или спиртом. Металлические поверхности рекомендует-
ся подвергать пескоструйной обработке.
В продаже имеется много сортов клея. Выбирая клей, следует
иметь в виду, что он должен быть стойким к гидроокислам, вы-
держивать при работе с большой температурой ~ 180—200° С.
Экономическая оценка методов изготовления электродов. Себе-
стоимость изготовления электродов определяется по формуле
D = — + В + С,
Пэ .
где D — Стоимость одного электрода;
А —>• стоимость оснастки;
пэ — рисло электродов;
В — стоимость операции (время работы оборудования);
С —стоимость материала электрода.
Сравнение методов изготовления электродов абразивным ин-
струментом и фрезерованием по копиру, применяемых для полу-
чения штампов на поворотный кулак автомобиля н-а предприя-
тиях Франции, показало, что при величине партии более шести
деталей обработка абразивным инструментом становится более
экономичной.
При равной себестоимости и одинаковых условиях эксплуа-
тации ЭИ ориентировочная количественная оценка преимуществ
одного материала по сравнению с другим при обработке на i-м
режиме может
фективности:
быть выполнена по показателю технической эф-
ма
аэи.
Мад.
I = ——.
Т Ма„ М. •
аД« аЭИ,
Если Эт>0, то «а данном режиме предпочтительно примене-
ние материала Mi, если Эт<0 — материала М2, при Эт=0 требу-
ется проведение уточненного расчета.
При равенстве показателей, характеризующих износ ЭИ, мо-
жет быть проведена предварительная технико-экономическая
оценка эффективности применения материала с большей произво-
дительностью с учетом разницы в себестоимости материалов:
Z
эТ9 = 5 hr— -тА (с< Зос"^-Зр-) • уд- (уэи. • ц2-Уэи, • цх),
/3 V Мд. Мд. А 60	/
187
где tn — число режимов (технологических переходов), из кото-
рых складывается процесс ЭЭО;
Мд. Мд, — производительность ЭЭО на t-м режиме при обработ-
ке электродами-инструментами из первого и второго
материалов соответственно (Мд. <МД,), мм3/мин;
С(- —стоимость станко-минуты при работе электроэрозион-
ного станка на 4*-м режиме, руб./мин;
Зосн, Звсп — часовая тарифная ставка основных и вспомогательных
рабочих, обслуживающих электроэрозионный ста-
нок, руб./ч;
V„ — припуск, удаляемый с детали, мм3;
Уэи. , Уэи, —суммарный объем ЭИ из материала Mi и М2, рас-
ходуемый при удалении припуска Уд, мм3;
Ць Цг-—цена первого и второго материалов в состоянии по-
ставки, руб./мм3.
В общем рлучае, когда материалы отличаются друг от друга
по всем основным показателям и необходимо оценить их качест-
во с точки зрения изготовления и эксплуатации фасонных ЭИ
сложной фррмы, количественная оценка качества может произ-
водиться по критерию приведенных затрат.
ВЫБОР ЭЛЕКТРОДА-ПРОВОЛОКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО
ВЫРЕЗАНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Процесс электроэрозионного вырезания
относительном перемещении
тушку электрода-проволоки
Рис. 89. Схема обработки:
1 — подающая катушка; 2 — сопло
для подачи рабочей жидкости;
3 — электрод-проволока; 4 — обра-
батываемая деталь; 5 — приемная
< катушЮг
осуществляется при
перематывающейся с катушки на ка-
и вырезаемой детали по заданной
траектории. Процесс ведется в рабо-
чей технологической жидкости, в ка-
честве которой используются деио-
низованная или промышленная во-
да, органические диэлектрические
жидкости. Деталь может обрабаты-
ваться погруженной в рабочую жид-
кость либо при подаче жидкости в
зону обработки через сопло, .коак-
сильно расположенное по отноше-
нию к электроду-проволоке. Схема
обработки показана на рис. 89.
Проволоку можно перемещать
по контуру вырезки вручную, конт-
ролируя траекторию движения по
проектору, и автоматически — с ис-
пользованием . электроконтактных,
оптико-электрическо-копировальных
Систем и систем ЧПУ.
188
Для станков с ЧПУ программу рассчитывают при помощи
ЭВМ, а в простейших случаях — вручную. Программирование с
помощью м,ини-ЭВМ может выполняться в режиме диалога опе-
ратора с машиной. С помощью специально разработанных таблиц
оператор задает характерные элементы вырезаемого контура
(точки, прямые, дуги), а также последовательность обхода- кон-
тура. Правильность полученной перфоленты контролируют прочер-
чиванием на графопостроителе либо непосредственно на станке
с помощью карандаша или чертилки, закрепленной на скобе, не-
сущей механизм перемотки проволоки, или в специальном при-
способлении.
Максимальная производительность при резке стальных и мед-
ных „ заготовок Достигает 35—40 мм2/мин, твердосплавных
20 мм2/мин при шероховатости поверхности /?а=2-г-6,5 мкм.
На чистовых' режимах (/?а<2 мкм) производительность при
обработке стальных и медных изделий достигает 5 мм2/мин, твер-
досплавных 3,5 мм2/мин, глубина слоя структурных изменений
0,02—0,04 мм. Зависимость между максимальной величиной ше-
роховатости поверхности и среднеарифметическим отклонением
профиля вырезанной поверхности составляет /?тах«57?а. Погреш-
ность изготовления сложноконтурных деталей ±0,010—0,015 мм.
На деталях с повышенными требованиями к точности и качеству
поверхности оставляют по контуру припуск на доводку в преде-
лах 0,02—0,05 мм на сторону.
Процесс электроэрозионной вырезки применяется как в основ-
ном производстве, так и во вспомогательном для изготовления
инструмента и оснастки.
Более 70% станков работают в инструментальном производст-
ве, из них 90% используются для обработки деталей типа выруб-
ных штампов, матриц для экструзии и т. п.
В табл. 35 приведены основные виды вырезных работ. Наблю-
дается тенденция обработки деталей вырубных штампов без по-
следующей слесарной доводки. При этом процесс электроэрози-
онной вырезки обеспечивает удовлетворительную точность сопря-
жения деталей штампа. Однако этот процесс не может обеспечить
при повышенных требованиях к шероховатости поверхности
(/?а<1 мкм) деталей экономически выгодной производительности.
В этих случаях сочетают предварительную электроэрозионную-
вырезку сложного контура с припуском 0,02—0,05 мм и шерохо-
ватостью ^а=2,0-ьЗ,5 мкм с последующей слесарной доводкой до
шероховатости 7?а=0,63 ч-1,25 мкм.
Вырезные станки условно можно классифицировать по пери-
метру Р прямоугольника, описывающего контур вырезаемой де-
тали, следующим образом:
Условный индекс (модель) .  .	._ . 0	1	2	3
Р, м2...................... , <0,3 0,3-0,6 0,6—1,2 1,2—2,0-
189-
Таблица 35
Модель станка		Вид работ	1 Эффективность
«СССР	западноевро- пейских фирм		
4531ФЗ; 4532ФЗ; 4732ФЗ; А.207.61; ОЧИК-2	1; 2	Вырезка пуансонов-матриц вы- рубных штампов, ограниченных сложными наружными и внутрен- ними контурами с высокими тре- бованиями к точности взаимного расположения контуров	Снижение трудоем- кости на 15—40% и объема слесарных работ на 20—50%
	1; 2; 3	Вырезка пуансонов и выталки- вателей вырубных штампов. Вы- резка рабочих отверстий в матри- цах, пуансонодержателях и вы- талкивателях вырубных штампов	Уменьшение трудо- емкости на 20—50% и объема слесарных работ на 20—30%
4732ФЗ	2; 3	Вырезка конических отверстий в матрицах со сложной направля- ющей	Устранение слесар- ных работ
4531; 4531ФЗ; 4532ФЗ; 4732ФЗ; А. 207. 61	1; 2; 3	Вырезка сложнопрофильных не- сопрягаемых деталей типа копи- ров, шаблонов, профильных рез- цов, лекал и др.	Повышение произ- . водительности в 3— 5 раз
4531ФЗ; 4532ФЗ; А. 207. 61	1; 2	Вырезка рабочих отверстий в матрицах для экструзии	Повышение произ- водительности в 2— 4 раза
4531; 4531ФЗ	1	Прорезка пазов и узких щелей (0,05—0,5 мм) в деталях основно- го производства	Невозможно изго- товление другими методами
4531ФЗ; 4532ФЗ; А. 207. 61 Специализиро- ванные станки	1; 2 •	Вырезка нештампуемых толстых пластинчатых деталей сложного профиля, состоящего из сочетания дуг и прямых t	Повышение произ- водительности в 1,5— 5 раз. Сокращение слесарной доводки на 30%
4531; 4531ФЗ	1	Вырезка тонкостенных деталей типа сеток, анодных блоков, за- медляющих систем С 1 4	Невозможно изго- товление другими методами »
190
Продолжение
Модель станка		f Вид работ	Эффективность •
СССР	западноевро- пейских фирм		
4531; 4531ФЗ; 4532ФЗ; 4732ФЗ; Станки специ- ализированные	У 1; 2	Вырезка отверстий сложного контура в цилиндрических дета- лях, а также нежестких деталях трубчатого и коробчатого сечения	Снижение трудо- емкости на 15—40%
4531; 4531ФЗ;' 4532ФЗ; 4732ФЗ; ОЧИК-2		. Вырезка- ЭИ для электроэро- зионных копировально-прошивоч- ных работ ч	Повышение произ- водительности в 1,5— 2 раза
4532ФЗ с копироваль- ным устройством		Вырезка изделий ювелирной промышленности (значки, эмбле- мы, инкрустирующие элементы) .*	Устранение сле- сарно-доводочных работ. Невозможно изготовление други- ми методами
'4531; Л 4531ФЗ; - 4532ФЗ; 4732ФЗ; А. 207. 61; ОЧИК-2		Вырезка сложноконтурных де- талей опытного производства	Снижение трудо- емкости в 1,5—	* 3 раза '* S
4531; 4532ФЗ; А.207.61		Отрезка заготовок и вырезка лабора- торных образцов, раскрой листов из труднообрабатывае- мого материала	Повышение про- изводительности в 1,5—5 раз. Эконо- мия материала
Станки, для вырезки деталей с контуром, вписывающемся в
прямоугольник с Р<0,3 м2, обычно применяются в основном про-
изводстве и изготовляются как специализированные. Область при-
менения станков см. в табл. 35 (в приложении 2 приведены ха-
рактеристики вырезных станков).
19Г
Выбор технологической жидкости и параметров
электрода-проволоки
Для обеспечения заданных технологических требований к де-
тали (производительности, шероховатости обработанной поверх-
ности, точности) необходимо регламентировать технологическую
жидкость, электрический режим работы генератора, материал,
диаметр, усилие натяжения и скорость перемотки электрода-про-
волоки.
В качестве технологической жидкости используются керосин и
вода с антикоррозионными присадками триэтаноламином
N(C2OH) и нитритом натрия NaNO2. Обработку стальных изде-
лий целесообразно вести в воде, твердосплавных —в. керосине,
что повышает производительность в 1,5—1,8 раза.	*
Рис. 90. Зависимость.скорости резки М (—) и шири-
ны паза А (--------) от электропроводности техно-
. логической жидкости:
1 -1=8 кГц: 2 — f—22 кГц
Производительность и разброс размеров паза при обработке
в воде зависят от ее электропроводности. На черновых режимам1
целесообразно использовать технологическую жидкость с электи
ропроводностью 0,0004—0,0005 Ом-1 «см-1 (рис. 90), на чистовых:
9,0003—0,0004 см-1 - Ом-1. Наибольшее влияние на изменение элек-
тропроводности оказывает процентное содержание нитрита натц
рияТДля получения необходимой электропроводности и уменьшен
ния коррозии детали в воду добавляется 0,04% NaNO2 и 0,04%
ы(с2он). -	•
В качестве ЭИ применяется проволока, изготовленая по перу
вому и второму классам точности. с максимальным отклонение/
диаметра от номинального не более 0,005 мм.
Выбор электрических режимов генератора зависит от треб?-"
ваний к качеству поверхности детали, ее материала*'и толщина
(высоты реза). На выбранном режиме не должно быть разрывов.
192
электрода-проволоки. Режим может выбираться по току корот-
кого замыкания.
Максимальная производительность при обработке деталей тол-
щиной до 15 мм достигается при частоте следования импульсов
8 кГц, при обработке деталей с большей толщиной — 22 кГц.
Если при обработке детали определяющим является получе-
ние максимальной производительности, а требования к шерохова-
тости поверхности снижены (7?а>3,5 мкм), диаметр электрода-
проволоки, режимы обработки и натяжение проволоки выбира-
ются в соответствии с табл. 36 и 37.
Таблица 36
Материал обрабаты- ваемой детали	Толщина обрабатьм ваемой детали, мм	\ Диаметр электрода- проволоки, мм	Материал л электрода проволоки
Сталь, медь	Чернове» 0—20 20—60 До 80	S режим. 0,15 0,2 0,25—0,3	Латунь, медь
	Чистовой 0—1	[ режим 0,02—0,05	Вольфрам, молибден
	1—10	0,05—0,07	
	Более 10	0,07—0,1	Молибден, латунь
Твердый сплав	0—40 До 80	0,25 ч	Латунь, медь
В зарубежных станках при толщине обрабатываемой детали
до 10 мм иногда используется стальная проволока диаметром ме-
) ее 0,1 мм. Медные детали обрабатываются в основном предва-
чтельно откалиброванной латунной проволокой.
На рис. 91 и 92 показана взаимосвязь между скоростью вы-
гезки по одной координате и высотой реза для деталей из стали
твердого сплава электродом-проволокой различных диаметров.
При более высоких требованиях к качеству вырезанной поверх-
ности (2</?а<3,5 мкм) следует выбрать проволочный инструмент
меныпего ди :метра по отношению к рекомендованным в табл. 36
соответствующим снижением электрического режима. Следует
j честь, что высота неровностей поверхности зависит от высоты
гза (рис. 93)
CETIM рекомендует усилия натяжения электрода-проволоки,
при которых внутренние 'напряжения превышают предел упру-
гости.
7—2962
193
CO
Рис. 91. Зависимость скорости резки
от высоты реза по стали проволокой
Рис. 92. Зависимость скорости резки
от высоты реза твердосплавной заго-
товки проволЬкой различных диамет-
ров:
/ — d=0,3 (f=8 кГц, керосин); 2 — </=0,3
(f=22 кГц); 3 —</=0,25 (f=8 кГц, керо-
син); 4 —</=0,3 (f=22 кГц); 5—</=0,3
(f=22 кГц, вода); 6 — </=0,25 (f=8 кГц,
вода); 7 — </=0,1 (чистовой режим, ке-
росин)
Рис. 93. Зависимость шерохова-
тости от высоты реза деталей
из стали на черновом режиме:
1 — d=0,3 мм; 2 — </—0,25 мм; 3,—
</=0,15 мм; 4 — </=0,3 мм; 5 — </=
=0,3 мм; 6 — </=0,25 мм; 7 — </=
=0,1 мм (чистовой режим)
различных диаметров:
1 — диаметр проволоки d=0,3 мм, (f=
8 кГц); 2-</=0,25 (/=8 ^Гц); 3 - d=
=0,3 (f=
5 — </=0,2
22 кГц); 4-d=0,25 (f=22 кГц)
(f=8 кГц); 6 —</=0,15 (f
8 кГц)
Таблица 37
ч		Усилие натяжения электрода-проволоки, кгс	
Диаметр проволоки, мм	Материал проволоки	на станках СССР	на станках эападноевр опей- ских фирм
о.оз	• Молибден	0,05 0.11	
0,04 .	Вольфрам	0.1 J), 16	
0,05		0,16 0,23	• -
0,1		0,22 0,16	
0,15	Латунь		0.4 0,29	0,255
0,2	Медь	0.7 0,55	-	0,44
0,25		0,85 0.7	0,65 1
о.з		1.0 0,85	ж
Для электрода-проволоки из Си, латуни, Mo, W внутренние на-
пряжения составляют 12—20; 14—28; 70—80 и 100—150 г«бар со-
ответственно.
При повышении требований к качеству поверхности детали
(Ла<2 мкм) обработка ведется на чистовом режиме, диаметр
электрода-проволоки выбирается также но табл. 36.
Точность формы и размеров вырезаемых деталей определяется
постоянством диаметра катода-проволоки, стабильностью» величи-
ны МЭП, величиной износа катода-проволоки, а также точностью
и жесткостью соответствующих элементов станка. Величины МЭЗ
в зависимости от режима обработки, диаметра проволоки, мате-
риала и толщины детали лежат в пределах 0,006—0,025 мм. Ши-
рину паза, прорезанного латунной проволокой, можно рассчитать
по приведенной ниже формуле (для генераторов с полупроводни-
ковым прерыванием разряда емкости):
п
где U3 — напряжение заряда конденсатора при коротком замы-
кании электродов, В;	.
С — емкость конденсатора, мкФ;
f — частота следования импульсов генератора, кГц,
(/Ср — падение напряжения на МЭП, В;
h — высота реза, мм;
% — электропроводность жидкости, 14~4 Ом-1 • см-1;
da-n — диаметр электрода-проволоки, мм;
Оо—ciio— коэффициенты, приводятся в табл. 38.
Таблица 38
Материал	а0			9 а9	<*4
Сталь	0,0422	0,00017	0,0713	0,002	0,003
Медь	0,115	0,00	—0,246	0,00	0,00
Твердый сплав' в воде	—0,0647	0,00	2,345	—о,ооя	—0,005
Твердый сплав в керосине	0,194 1	0,00	—0,0216	—0,0075	0,004Jj
Продолжение
Материал	а»		а7	а9	а»	019 9
Сталь	0,00	0,0002	0,827	0,00	0,0005	0,00
Медь	—0,0018	0,00	0,984	0,00	0,00448	0,09
Твердый сплав в воде %	—0,001	0,008	0,998	—4,799	0,003	—0,998
Твердый сплав в керосине	0,0011	0,00	0,923	0,762	—0,0005	0,205
При постоянном режиме обработки износ проволоки зависит
от толщины детали. Поэтому с целью уменьшения влияния износа
проволоки на точность вырезки с увеличением толщины детали
пропорционально увеличивают скорость перемотки электрода-про-
волоки. При изменении толщины детали от 2 до 70 мм скорость
перемотки возрастает с 10 до 20 мм/с.
196
ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО
ПРОФИЛЬНОГО ШЛИФОВАНИЯ
Электроэрозионное шлифование осуществляется аналогично
обычному шлифованию на плоско- или круглошлифовальных стан-
ках. Шлифовальный круг, изготовленный из эрозионностойких ма-
териалов, выполняет роль электрода, который вместе с деталью
' погружается в диэлектрическую жидкость. Инструмент и деталь
присоединяются к генератору импульсов технологического тока.
Схема обработки представлена на рис. 94. В качестве диэлектри-
• ческих жидкостей используются керосин, масла и их смеси. Ди-
апазон рабочих скоростей , шлифовального	круга 2—40 м/мин.
Шероховатость поверхности, образованной электроэрозионным
шлифованием, для твердых сплавов составляет /?тах=2н-3 мкм. .
Рис. 94. Схемы электроэрозионно-
го шлифования на плоских и крУг-
лошлифовальных станках:
1 — шлифовальный круг; 2 — деталь;
3 — диэлектрик; 4 — стол станка; S —
МЭЗ; z — удаляемый припуск
Электроэрозионное шлифование позволяет обрабатывать хруп-
кие и нежесткие детали, не допускающие больших усилий реза-
ния. Возможно одновременное шлифование разнородных метал-
лов. ЭИ имеет сравнительно низкую стоимость благодаря простоте
получения профилированной рабочей части.
Шлифованием получают накатные гребенки, фасонные резцы
из твердого сплава, фасонные накатные ролики, контрольные ка-
либры-пробки с резьбой, твердосплавные элементы сборных фа-'
сонных матриц вырубных штампов, фасонные твердосплавные
197
пуансоны, фасонные ЭИ для электроэрозионной прошивки, пру-
жины с точными размерами.
Электродные материалы, используемые при электроэрозионной
обработке на копировально-прошивочных станках, могут приме-
няться и для изготовления шлифовальных кругов. Однако для об-
легчения профилирования они вытачиваются главным образом из
графитовых кругов диаметром 200—300' и толщиной до 50 мм.
Если станки оборудованы двухконтурным генератором, произво-
дительность шлифования возрастает на 70%,_ а шлифовальные
круги вытачиваются из двух частей в форме графитовых дисков,
разделенных изолирующей пластиной (рис. 95).
Рис. 95. Сборный шлифовальный круг для двухконтурного элект-
е' роэрозионного шлифования:
1 — графитовый диск; 2 — изолирующая пластина
Профилирование графитовых шлифовальных кругов произво-
дится фасонным резцом, выполненным в виде стальной пластины.
Задняя грань резца затачивается под углом 3—4°. Скорость вра-
щения шлифовального круга при заточке 100—150 м/мин. Пода-
ча суппорта с резцом осуществляется вручную. Профилирование
и правка шлифовального круга для черновой и чистовой обработ-
ки производятся одним "и тем же фасонным резцом. При профи-
лировании шлифовального круга, применяемого на черновом про-
ходе с заточным резцом, суппорт поворачивают на угол 1—2й
для уменьшения размеров шлифовального круга в соответствии
с припуском, оставляемым на чистовую обработку. Для повышения
точности может использоваться пантограф типа Diaforiri (Шве-
ция) для копирования с 5—10-кратным увеличением. При профи-
лировании и правке кругов графитойНя пцль отсасывается из
зоны обработки.
Электроэрозионное шлифование можно выполнять на проши-
вочных ЭЭС, изготовив для этого специальное приспособление.
198
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫПУСКАЕМЫХ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ КОПИРОВАЛЬНО-ПРОШИВОЧНЫХ СТАНКОВ
i Фирма	Модель	* Размеры стола или наибольшей обрабаты- ваемой детали (длина X ширина X высота), мм	Наибольшее расстояние от торца инструмен- тальной голов- ки до стола, мм	Рабочий ход инструмен- тальной головки, мм »	Тип следя- щего привода инструмен- тальной головки (ЭГ- электрогид- равлический, ЭМ-электро- механнческий)	Генератор		Наибольшая производи- тельность, мм»/мин ««•
						мощность, кВт	рабочий ток, А	
СССР
4Д720У	200X125	350	150	эг	2	16	70
4Г721	360X200	280	100	эм	4	‘ 40	250
4Д722А (особо вы- сокой точ- ности) 4Д722АФ1 (с цифро- вой индика- цией) 4Д722АФЗ (с адаптив- ным про- граммным управле- нием)	630X400 f	450	150 %	эг	6	63 >	500
4Е723	630X400	450	200	эг	20'	250 -	3000-
4Е724 стол	1120X800	710	200 f	эг	20X2	120—500	6000
Продолжение
Фирм г	Модель	Размеры стола или наибольшей обраба- тываемой детали (длина X ширина X высота), мм •ч	Наибольшее расстояние от торца инструмен- тальной головки до стола, мм	Рабочий ход инструмен- тальной головки, мм	Тип следя- щего привода инструмен- тальной головки (ЭГ- электрогид- равлический, ЭМ-электро- механический)		Гене / мощность, кВт /	ратор * рабочий ток, А	Наибольшая производитель- ность, мм8/мин /	
	4726	2000X1-250	1340	250	эг	20x3	120—750	10Q00
>	МЭЗ 18 (специали- зированный для проши- вания от- верстий диаметром 0,05—0,09 мм в дета- лях типа фильер)	Деталь 0 80X12 -	/	15 *>	эм		ч	г
• Languepin	4Б611 (специали- зированный для извле- чения сло- манного инструмен- та) М400	630 X 400 •» 400X300	500 ФР 500	100 •АНЦИЯ 250	эм эм	ч 3	25	Скорость углубления 15 мм/мир 210
	М600	' 600 X400	640	400	эм «	10; 12; 15	50; 100; 140; 320	370; 1000; 2650; 5300
Продолжение
201.
						Генератор		
Фирма	Модель	Размеры стола или наибольшей- обрабаты- ваемой детали (длина X ширина X высота), мм	Наибольшее расстояние от торца инстру- ментальной головки до стола, мм	Рабочий ход инструмен- тальной головки, мм	Тип следя- щего привода инструмен- тальной головки (ЭГ- электрогидрав- лический ЭМ-электро- механический) t	мощность, кВт	рабочий ток, А	Наибольшая . производи- тельность, мм’/мин
Languepin	М800	800x600	740	400	эм	12; 15; 18	100; 140; 320; 640	800; 1000; 2650; 5300
	М1200	1200x800	1120	400 f	эм	15; 18; 36; 54	140; 320; 640; 960	100 0; 2650 530 0; 7950
/			ШВЕЙЦАРИЯ					
	ЕМТ-20	500 X 350X180	420	200	эм .	7,5—10	25—45	300—500
*	ЕМТ 1.10	420 X 250 (стол)	наибольшая высота изде- лия 160	200	-	7,6	30	250
	ЕМС 2.20	490X370	340	400		7,6-9,9	30—60	250—550
/ AGIE	ЕМС 3.30	630 X 500	540		эм			
	ЕМС 4.40	1050 X 750	600	600	1	12,5—36	60—400	550—4000
	ЕМС 5.40	1700 x950						
	ЕМС 50	2000X1200	735	-500	эг	17—90	85—1000	8000
	ЕМС 90	2970X1750 *	1160	900				/
ьэ
ьэ
Фирма *	** Модель	Размеры стола или наибольшей обрабаты- ваемой детали (длина х ширина X высота), мм	Наибольшее расстояние от торц? инстру- ментальной головки до стола, мм (
Charmilles	DIO	350 X 230	410 ,
	D20	45QX340	430
	D420	800X400	580
	D440	850 X 570	850
	D6O—61	1000 X600	1100
SIP	1EE	400X250	390
	3EE /	730X430 X300 (деталь)	450
Cincinnati
Milacron
610X406 X 330 (деталь)	432 <
1220 X533 X 457	584 •
1524 X762X457	762
1778X1066X558	680
Продолжение
	Тип следя- ' щего привода инструмен- тальной голов- ки (ЭГ-элек- трогидравли^ ческий, ЭМ-электроме- ханический)/	Генератор		
Рабочий ход инструмен- тальной головки, мм		мощность, кВт	рабочий ток, А ч 1	Наибольшая производи- тельность, мм3/мин
100		2,5—5	25—50	350—600
150		* сч		
	эг	4,4—5,4	50—100	600—1500
200		4,4—5,4—Ю	100—200		f			 _ 1500—2500
300		19 *	400	4800
225		2,5	25	350 >
150	эг	2,2—4,5 •	25—50	350—600
США			г	
203		8	100,—150	740—820
	эг	14	150	1600
405		12 ,	200	. 1090
		16—50	300—560	2800—9500
Продолжение								
Фирма	Модель <	♦ Размеры стола или наибольшей обрабаты- ваемой детали (длина X ширина X высота), мм	Наибольшее расстояние oi торца инстру- ментальной головки до стола, мм	' Рабочий ход инструмен- тальной головки, мм	Тип следя- щего привода инструмен- тальной головки (фГ-электро- гидравличес- кий, ЭМ-элек- тромеханичес- кий)	Генератор		Наибольшая производитель- ность, мм*/мин
						f мощность, кВт	, рабочий ток, А	
। Erodex	A100/150 В	310X145	350	150	ЭМ	1,5-4	10—25	70—200
Hasvedt EDM DI Viston AGEMA *	SM150 X LVH600	' 203X152 700X 450 X 460 (деталь)	432 460	152 • \ ФРГ 380	ЭГ	3 7; 9; 11	20 1 60; 75; 160	180 600; 900; 1000
DfiCEL	DE30	850X600X330	550	400	эг	13	120	1300
	DE40	1000 X 700X385	815	225		15	180	2000
Dieter — Hansen Dvqop & REIN Nassovia ro о w	350S S-TM’	370X270X330 370X270X320	350	300		2,5; 3,5; 5	15—30—45	85
	450S	470X^70X220	,	310					120
	EM 9000	4000X2000X1300	2000	900	эг	6—131	60—1060	500—12500
	500	480 X280X180		100		3,5—4,5	15—30	120—280
	512 530	780X580X250 1150 X 830 X500	750 870	250		3,5—15	15—180	120—1800
о 	 ,	Продолжение								
1 Фирма /	Модель к	Размеры стола или наибольшей обрабаты- ваемой детали (длинных, ширина высота), мм	Наибольшее расстояние от торца инстру- ментальиой головки до стола, мм	Рабочий ход инструмен- тальной головки, мм	Тип следя- щего привода инструмен- тальной голов- ки (ЭГ-элек- трогидравли- ческий, ЭМ-электро- механический)	Генератор		Наибольшая производи- тельность, мм’/мин
						/ мощность, кВт •	рабочий ток, А	
д	АНГЛИЯ								
Wickman	EDMO	560X370X300 (деталь)	450	200	эг	6	60	600
	EDM1	510X400 X 345	450	250		7,7—9,5	60	
Massey	PT400 к	770X475X380	685	250		9	50—100—240	—•
/	ESB	330X178	—	1 -		3	20	180
> Easko —	ES262	508X228	' »	—		3	20	180
Sparka- tron		914X457	——	—-*	эг	6—12	50—100	1400
	EASKOTA	1016x610	- •	А				
	В	1220 X833	' »	/	•	24	200	2800
Agemaspark	H-300	350X150	215	152		2	10	—
Продолжение
Фирма	Модель	Размеры стола или наибольшей обрабаты- ваемой детали (длина X ширина X высота), мм	Наибольшее расстояние от торца инстру- ментальной головки до стола, мм	Рабочий ход инструмен- тальной головки, мм	Тип следя- щего привода инструмен- тальной головки (ЭГ-электро- гидравличес- кий, ЭМ-элек- тромеханичес- кий)	г Генератор		Наибольшая производи- < тельность, мм3/мин
						мощность, кВт	рабочий ток, А	
ONA
ИСПАНИЯ
В-180	400X275	300	150	эг	3	30	250
1-260	650 X400	400	200		6,4	60	500
S-320	650X400				11,2	120	1000
ZAPT	. 1100X700	. 700			14,5		
АМАВ	1100X700				25,5	240	2000
ВНР
Erosimat	Д-01	320 X200
	Д-02	400X280
ЧССР
Vuma
600X400X300
(деталь)
15
1500
205
Примечание. Характеристики станков производства СССР даны по ката логам и материалам журнала «Станки и ин-
струмент» (1977, № 9), а зарубежных — по материалам журнала «Machine Production» (1977, 18/V) и каталогам фирм.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ ВЫРЕЗНЫХ СТАНКОВ
Фирма	Модель	Размеры стола или наиболь- шей обрабатываемой детали (длина х ширина X X высота), мм	Размеры вырезного контура, мм	Рабочая жидкость	Тип генератора	Наибольшая произво- дительность, мм’/мин	
						по стали	по твердо- му сплаву
СССР
4531	160X120X30	120x85	Керосин	RC	6	8
4531ФЗ	* 120X75X40	100x65	Промышлен- ная вода, керосин к	Полупро- воднико- вый г *	18	11
4532ФЗ 4^32ФЗ с системой CNC	250X160X75 1	200x125			35	‘ 18
ОЧИК-2	150 X 300 X 70		Промышлен- ная вода t		25	10
А.207.61	430X270X120	250x250			20	15
МЭ32О (для прорезки щелевых отверстий 0 0,04—0,08 мм) г.	0 80X12 (деталь) •	!	Керосин			
207
Продолжение
Фирма	Модель <	Размеры стола или наиболь- шей обрабатываемой детали (длина х ширина х х высота), мм	Размеры вырезного контура, мм	Рабочая жидкость <	Тип генератора 4	Наибольшая произво- дительность, мм’/мин	
						по стали	по твердо- му сплаву
DEMI 5
DEM25
ACIE
ONA
1
DEM250
DEM400
DEM700
F40DCNC
F55DCNC
ONA-fil
ШВЕЙЦАРИЯ
240X210X 80	150X150 ‘	4 Деионизиро- ванная вода >	Полупро- воднико- вый	35 • »	14
570X475X150	250x250				
650X480X120	250Х 150				
760X 600X120	400x250				
. 1200X1200X150	700x400				
400X400X100	250 x 250				
600X400X100 исп/ 451X203X76	250X 400 шия 238x456	4 » Деионизиро- ванная вода	Полупро- воднико- вый	35—42 38	
Примечание. Характеристики станков производства СССР даны по
и инструмент» (1977, №9), а станки зарубежного производства—по материалам
и каталогов фйрм.
материалам каталогов и журнала «Станки
журнала «Machine Production» (1977, 18/V)
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
МЕТОДИКА ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ И ОЦЕНКИ
КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ ЭЛЕКТРОДОВ-ИНСТРУМЕНТОВ
I
Качество электродных материалов можно оценить только по
единой методике определения их показателей. Ниже описывается
методика испытаний электродных материалов, рекомендованных
ЭНИМСом и СЕТИМом.
Перечень показателей, определяемых в процессе испытаний,
приведен в табл. 1. Наряду с общепринятыми показателями вклю-
чен ряд новых, характеризующих результаты ЭЭО.
Шероховатость поверхности ЭИ во многих случаях определяет
шероховатость обработанной поверхности детали.
Полярный коэффициент равный отношению относительно-
го износа на обратной (ЭИ+) и прямой (ЭИ~) полярности, опре-
деляет оптимальную полярность обработки для данной пары
материалов. При К<1 обработку ведут на обратной полярности,
а при /С>1 — на прямой. Важным показателем является съем в
единицу времени на ампер рабочего (среднего) тока МДа и Мэиа ,
характеризующий энергоемкость процесса ЭЭО. Использование
этого показателя позволяет исключить влияние на результаты
испытаний отклонений действующих значений рабочего тока от
номинальных. Для оценки качества материала в целом необходи-
мо определить его фактическую или расчетную себестоимость
• при том объеме производства, который планируется разработчи-
ком, исходя из предполагаемой области применения материала.
В табл. 2 содержится типовая форма записи данных об усло-
виях проведения и результатах испытаний.
Практика показывает, что при хорошо отлаженном технологи-
ческом процессе получения материала ЭИ надежные результаты
могут быть получены при трех-пяти повторных испытаниях.
Продолжительность испытания на конкретном режиме при
погрешности определения технологических показателей менее 5%
определяется по формуле
ЫО3
т > ------
^эи Рэи^
ЫО3
Мд ТРэи6
, мин,
(I)
где L — точность измерений съема материала, г;
Мэи—скорость съема с ЭИ, мм3/мин;
Мд — скорость съема с образца-изделия;
рэи— плотность материала ЭИ, г/см3;
6 — относительная погрешность определения количества уда-
ленного материал^
у — износ.
208
Таблица Р
Номенклатура показателей качества материала ЭИ
Показатель
Обозначение
Примечания
Скорость съема материала
детали
Скорость съема материала
электрода-инструмента
Относительный износ элект-
рода-инструмента :
объемный
линейный
угловой
Полярный коэффициент
Мд [мм3/мин]
Мэи [мм3/мин]
1 . %]
Ул [%]
Vy [%]
Кп (-)]
Лп =-£-
V
V — относительный из-
нос на обратной
__ полярности (ЭИ+
у — то же, на прямой
полярности (ЭИ““)
Шероховатость поверхности
после обработки:
Скорость съема на ампер ра-
бочего тока:
с электрода-детали
/?а [мкм]
Rz [мкм]
Яшах [мкм]
с электрода-инструмента
Приведенная объемная себе-
стоимость материала в состоя-
нии поставки
Предельная плотность рабо-
чего тока
Обрабатываемость материа-
ла электрода-инструмента от-
носительно меди:
точением
фрезерованием
Мда (мм3/А-мин)
Мэиа (мм3/А-мин)
<1 '
Са [руб./дм3]
/ [А/мм8]
Мда
Мэи
<1
Мд
_ м
^ср
Мэи
4р
где С в — весовая себе-
стоимость, руб./кг
Т маш —время обр'абот-
ки стандартных образцов
из материала ЭИ и меди
209
Таблица 2
/
Типовая форма записи данных об условиях проведения и результатах испытании электродных материалов
1 Материал электрода- инструмента *	Параметры режима обработки					* Схема обработки	Площадь F, мм*	/	J Показатели качества электрода-инструмента			
	Гим. МКС	Тл, мкс	^ср* А	Ур> в	Ра’ кгс/см*			Мд, мм*/мин	МДЯ ма, мм*/мин	Y» %	мкм <1 J
Медь Ml	2100	125	55	32	0,1	> ,1эи	3000	355	6,45	о,1	30,0
Си—энимс					0,3			556	10,1	0,2	32,0
Медь Ml	500	25	45	35	0,1			273	6,07 _1		0,1	26,0
Си—ЭНИМС			44		0,3			354	8,05	0,1	28,0
Медь Ml	76 *	7	П,5	38	0,2	^77$,	ч 1000	51	4,43	1,3	7,6
Си—ЭНИМС					0,35	У///7Л эд		71	6,17	2,2	7,9
Медь Ml		10	< 8	40	0,1		500	29	3,6 .	1,7	4,7
Си—ЭНИМС / в				38	0,3			37,7	4,7	2,8	4,9 ,
Продолжение
Материал электрода- инструмента	Параметры режима обработки					Схема обработки	Площадь F, мм*	Показатели качества электрода-инструмента 1			
	тим’ мкс	ТЛ» мкс	7„п, А ср’	ар.в	Ра- кгс/см*			Мд , мм’/мин 	X		МДа. мм’/мин	Y» %	Я_, мкм <1
Графитовые материалы											
МПГ-7	800	200	61	23	0,6	X* рНи+ II L! !□] 1	— 1 ЭД-	2500	540 .	8.9	0,33	34,0 1
ЕДМ-1 (США)			60	25	0,5		Z3Q00	520	8.7	0.1	
ЭЭПГ			62	23				L560	9,0	10,1	
ЭЭПГ			>					230	11,5	• 3,5	9.5
МПГ-7	30	15	20	25 1	1.1		1500	215	10,7	5,5	9,0
ЕДМ-3'								218	10,9	8.0	8,5
Примечание. Погрешность определения износа <5-^10%, время проведения экспериментов 40—60 мин. В зависи-
мо мости от типа генератора в качестве параметров режима указываются: частота—ДкГц]; скважность импульсов—амплн-
X туда импульса тока — 1т (А]; расход прокачиваемой жидкости — Q [см3/с].
При стандартных испытаниях и весовом измерении износа
удобно пользоваться формулой
т >-----, мин,	(2
F° юГ, '
где F — площадь обработки, мм2;
v — скорость подачи ЭИ, определяемая в ходе испыта-
ния, мм/мин.
Значения износа и продолжительности повторных испытаний
уточняются после первого испытания. Из формулы (2) следует,
что наиболее значительной является зависимость времени прове-
дения испытания от величины относительного износа ЭИ.
Так, при £ = 0,01 г, Г=500 мм2, о = 0,25 мм/мин, 6 = 0,01 и
у=10%, продолжительность испытания при работе медными ЭИ
составляет 10 мин, а при у=1,% и прочих условиях — 90 мин. При
линейных измерениях износа время опыта определяется из вы-
ражения 3:
------------,мин.	(3)
100 + у
Величина съема устанавливается путем взвешивания ЭИ до
и после испытания на весах, обеспечивающих относительную по-
грешность взвешивания от измеряемой величины.
Весовой метод не может быть использован для определения
съема с ЭИ из графитовых материалов, так как в процессе ис-
пытаний они пропитываются диэлектрической жидкостью, плот-
ность которой и степень пропитки, как правило, неизвестны. Для
этих и подобных материалов износ ЭИ следует определять мето-
дом линейных измерений.
Обработка образцов должна производиться при оптимальных
плотностях тока.
Поскольку износ может значительно меняться в диапазоне
практически применяемых режимрв, его показатели следует оп-
ределять отдельно для черновых и чистовых режимов.
Направление прокачки может выбираться в соответствии с
практически применяемым во время обработки реальных изде-
лий. Для типовых испытаний прокачка может быть рекомендова-
на через электрод, как наиболее часто встречающийся случай.
На черновых режимах, определяя линейный износ, удобно
углубляться электродом, смещенным относительно образца по го-
ризонтали на 10 мм; при этом образующийся на неработающей
части электрода выступ может использоваться для непосредствен-
ного измерения величины износа.
212
Воспроизводя реальную схему обработки для более точного
представления о величине износа, следует припуск на обработку
для образцов принимать равным припуску заготовок обрабатыва-
емых изделий.
Определение углового износа может осуществляться либо« ме-
тодом прошивания конусным электродом, либо методом проши-
вания пластин трехгранным электродом в горизонтальном сечении
с величиной угла между сторонами 90, 60, 30°. В последнем слу-
чае мерой углового износа является радиус кривизны скругления
у вершины трехгранного угла.
Результаты технологических испытаний электродных, матери-
алов наиболее целесообразно представить в форме зависимостей,
связывающих скорость съема с электрода-детали на ампер тока,
относительный износ и шероховатость получаемой на данном ре-
жиме поверхности.
В результатах испытаний следует указывать схемы обработки
образцов, например «торец-торец», выполнение глухой цилиндри-
ческой, клиновой или конусной полости.
При проведении испытаний электродных материалов недопус-
тимо использование вибрации и релаксации ЭИ, применение
адаптивного управления процессом, поскольку они затрудняют
выявление свойств собственно материала ЭИ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Примеры деталей, полученных при помощи ЭЭО с использо-
ванием ЭИ, изготовленных различными методами, показаны на
рис. 1—26.
Рис. 1. Электрод-инструмент и
вставка кокиля для отливки
поршня автомобильного двига-
теля:
ЭИ из меди (слева) изготовлен ме-
тодом металлизации напылением
по стальной модели: время изго-
товления электрода 4 ч; погреш-
ность размеров электрода от моде-
ли ±0,15 мм; площадь обработки
150 см2; время ЭЭО до получения
R а =4,1 мкм —5,5-ч; суммарный
относительный износ на плоских
поверхностях т<1,2%, а в углубле-
ниях, формирующих бобышки ко-
киля у<3%. Материал обрабатывае-
мой детали — теплостойкая" штампо-
вая сталь
213
Рис. 2. Электроды-инструменты и ковочный штамп вилки карданного вала
автомобиля:
ЭИ для черновой обработки (в середине; сверху) изготовлен из графитового материала
ЭЭПГ слесарно-механическим методом; ЭИ для чистовой обработки (в середине ^вйизу)
изготовлен из меди методом металлизации напылением по стальной модели. Время из-
готовления электродов: чернового 18 ч, чистового 5,5 ч; погрешность размеров чистового
электрода относительно модели ±0,1. мм, площадь обработки 3500 мм2. Время ЭЭО:
черновой до Rtf=26 мкм—4,5 ч, чистовой до Ra ^4,3 мкм —3,2_ч, суммарный относи-
тельный износ электрода: чернового <0,5%, чистового < 1,5%. Материал обрабатываемой
детали — штамповая сталь
Рис. 3. Электроды-инструменты для
обработки резинообувных пресс-форм:
ЭИ из меди изготовлены по специальной
технологии с гипсовых моделей. Время из-
готовления электродов 3—4 ч. Погрешность
размеров электродов относительно модели
±0,05 мм. Площадь обработки 20—25 см2.
Время ЭЭО до получения R а =4,2 мкм —
25 мин.
Материал обрабатываемой детали — инст-
' рументальная сталь
214
Рис. 4. Электрод-инструмент для ЭЭО пуансо-
на стеклоформы рассеивателя автомобильной
фары:
ЭИ из меди изготовлен методом гальванопластики
по модели из эпоксидной смолы. Толщина слоя ме-
ди 2—2,5 мм. Время изготовления электрода 120 ч.
Осаждение ведется одновременно на десяти моделях.
Штучное время изготовления одного ЭИ с учетом
слесарно-механических работ 13,5 ч. Погрешность от-
носительно модели ±0,03 мм. Площадь обработки
300 см2. Время ЭЭО до получения Ra.^2,2 мкм—5,5 ч.
Суммарный относительный износ электрода <1%
Рис. 5. Электрод-инструмент и
штамп после ЭЭО:
ковочный
ЭИ из меди (0 6Q0 мм)- изготовлен методом галь-
ванопластики по модели из эпоксидной смолы с
внутренним деревянным каркасом. Толщина слоя ме-
ди 3—4 мм. Число контуров (каналов) — 3. Погреш-
ность относительно модели ±0,05 мм. Площадь обра-
ботки 2400 см2. Время ЭЭО до получения /?а =
>6,5 мкм — 24 ч. Суммарный относительный износ
1,5%. Материал обрабатываемой детали — штампо-
вая сталь
215
Рис. 6. Электрод-инструмент для ЭЭО
кузовного автомобильного Штампа
'	(650x 920 мм):
Медный электрод изготовлен методом
гальванопластики по модели из эпоксид-
ной смолы с внутренним деревянным кар-
касом. Толщина слоя меди 3—4 мм. Число
контуров (каналов) — 3. Площадь обра-
ботки 6000 см2. Время обработки до полу-
чения Яа =9 мкм — 52 ч. Суммарный от-
носительный износ <1,5%. Материал штам-
па — модифицированный чугун
Рис. 7. Электрод-инструмент для ЭЭО поворотного
кулака автомобиля ЗИЛ-130:
ЭИ из меди изготовлен методом гальванопластики по мо-
дели 2 из эпоксидной смолы с внутренним деревянным кар-
касом. Размеры электрода 250X350 мм. Время изготовления
электрода 240 ч. Толщина слоя меди в наиболее глубоких
местах 2 мм, на полях модели 4 мм. Погрешность относи-
тельно модели ±0,05 мм. Площадь обработки 450 см2. Вре-
мя* до получения /?ав4,5 мкм—11 ч. Суммарный относи-
тельный износ: на цилиндрическом участке <1 %, на ребрах
электрода < 2,5%. Обрабатываемый материал — штамповая
сталь
216
Рис. 8. Электрод-инструмент для об-
работки ковочного штампа лопатки
турбины:
ЭИ изготовлен из меди МЭ методом горя-
чего прессования. Время изготовления
электрода 2,5 ч. Погрешность разме-
рен электрода относительно пресс-формы
±0,05 мм.’ Площадь обработки 25 см2. Вре-
мя ЭЭО до получения Яа=4,2 мкм элект-
родом из стандартной меди ПО мин, элек-
тродом из меди МЭ — 82 мин. Суммарный
относительный износ электрода: из меди
стандартной <1,2%, из меди МЭ < 1,2%
Материал обрабатываемой детали — штам-
повая сталь
Рис. 9. Электрод-инструмент и ковочный штамп коленча-
того вала:
ЭИ из углегра'фитового материала ЭЭПГ изготовлен слесарно-ме-
ханическим методом. Число контуров (каналов) — 3 Площадь об-
работки 750 см2. Время обработки до получения R а=9,5 мкм —
12 ч. Суммарный относительный износ < 2%. Материал детали —
штамповая сталь
217
Рис. 10. Матрица штампа для вырубки
электроэрозионного, материала*
Рис. 11. Вырубной штамп (слева на-
право: матрица с правым уклоном,
графитовый электрод, контр-электрод
' пуансон)*
Рис. 12. Матрица для выдавливания,,
обработанная электроэрозионным
способом
Здесь и далее приведены данные фирмы Непеу.
218
Рис. 14. Решетка обменника и графито-
вый электрод, изготовленный из съем-
ных элементов*
Рис. 13. Кольцо турбины с про-
резями*
Рис. 15. Форма для литья под давлени-
ем слева направо — электродержатель,
электрод (из матричной меди), литейная
матрица) *
219
Рис. 16. Обработка матрицы для
холодной штамповки медалей:
слева направо: матрица для штампов*
медалей, матрица для штамповки
электрода-инструмента, штамповочный
электрод из электролитической меди*
Рис. 17. Матрица шатуна (слева) и гра-
фитовый электрод, изготовленный на ко-
пировальнофрезерном станке*
Рис. 18. Матрица кузнечного
штампа (слева) и снятый с нее
свинцовый отпечаток*
220
Рис. 19. Электроды и ковочные мат-
рицы, изотовленные электроэрозион-
ным способом*
Рис. 20. Полость готовой формы, графитовый четырехконтурный электрод, изго-
товленный на копировально-фрезерном станке (данные фирмы Pengcot)
Рис. 21. Трехконтурный графитовый
электрод, изготовленный на копироваль-
но-фрезерном станке (данные фирмы
Carbone Lorrain).
22 fe
Рис. 22. Графитовый электрод для обра-
ботки ковочных штампов, плоских клю-
чей, изготовленных методом вихревого
копирования (данные фирмы Carbone).
Рис. 23. Электрод из
меди
матричной
Рис. 24. Электрод, изготовленный ме-
таллизацией
•222
Рис. 25. Графитовый электрод для обработ-
ки стеклоформ, изготовленный на копиро-
вально-фрезерном станке
Рис. 26. Электрод, предназначенный для электрохи-
мических станков, обработанный электроэрозионным
способом
ЛИТЕРАТУРА
Лазаренко Б. Р., Лазаренко Н. И. Физика электроискрового
способа обработки металлов. ЦБТИ МЭП, 1946.
Зингерман А. С. Физические основы технологии электроэрозионной
обработки металлов. — Сб. «Новые методы электрической обработки металлов»,
Машгиз, 1955.
Золотых Б. Н. Физические основы электроискровой обработки метал-
лов. ГИТТЛ, 1953.
Лившиц А. Л., Рогачев И. С., Отто М. Ш. Генераторы импуль-
сов. М., «Энергий», 1970.
«Станки и инструмент», 1977, № 9.
Lrusinage par electro-erosion. Recueil de conferences — CAST—INSA de
Villeurbanne. 1970.
Guide pratique d’usinage par etincelage». G. S e n 1 о n — Ateliers des Char-
milles. Geneve.
Usinages par precedes non conventionnels C. Marty. Editeur: MASSON &
Cie— 1971.
Non-traditional machining processes. American Society of tool and
manufacturing engineers Editeur: R. K. Springborn. 1967.
Recueil des communications ISEM-4, September, 1974, Bratislava.
Recueil des communications ISEM-5, Juin, 1977. Wolfsberg.
CIRP. Annals. V. 26/1, 1977.
С I R P. Annals. V. 27/1 1978. Manufacturing technology.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение............................................................... 4
Основные закономерности электроэрозионной обработки.................7
Выбор и регулирование режимов обработки.........................27
Проектирование электродов-инструментов для копировально-прошивочных
работ................................................................48
Виды выполняемых работ..........................................48
Номенклатура и характеристики электроэрозионного	оборудования	.	58
Классификация электродов-инструментов ........	66
Материалы электродов-инструментов...............................76
Расчет геометрической (размерной) коррекции ЭИ с учетом межэлект-
родного зазора, шероховатости поверхности, толщины слоя с дефект-
ной структурой.................................................101
Расчет полых электродов-инструментов..............................131
Расчет количества электродов-инструментов	.	  137
Типовые конструкции электродов-инструментов.......................144
Технология изготовления электродов-инструментов.......................155
Обработка с удалением металла с заготовки.........................156
Изготовление электродов-инструментов объемным деформированием и
осаждением металла на модель................................... 165
Выбор электрода-проволоки для электроэрозионного вырезания деталей . 188
Инструмент для электроэрозионного профильного	шлифования .	.197
Приложения............................................................199
Литература..............................’.............................223
Научный редактор Н. Н. Иванец
Технические редакторы С. Н. Банникова, Н. К. Белоусова
^Корректор Г. И. Вялых
Сдано в набор 29.11.79	Подписано в печать 5.05.80	Т-09908
Формат 60X90’/t6	Бумага типографская № 3	Печать высокая
Гарнитура «Литературная»	. Печ. л. 14,0	Уч.-изд. л. 12,8
Тираж 3000 экз. * Изд. № 1230—1	Заказ № 2962	Цена 2 руб. 06 коп.
Н И И м а ш
105203, Москва, 12-я Парковая ул., д. 5
Типография НИИмаш, г. Щербинка Московской обл., Типографская ул., д. 10