СПОСОБ ЭРОЗИОННО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
EROSION THERMAL MACHINING

Изобретение относится к электрическим методам обработки и может быть использовано при электроэрозионной разрезке заготовки проволочным электродом-инструментом с электроэрозионным и термическим воздействиями на зону обработки.
Известен способ получения конусов и уклонов при электроэрозионной обработке непрофилированным проволочным электродом-инструментом за счет регулирования скорости перемотки проволочного электрода [1]. К недостаткам способа относится низкая производительность процесса при использовании однослойной проволоки.
Известен способ обработки проволочным электродом-инструментом [2, с.34], выполненным из латунной пластичной проволоки стандартных диаметров от 0,1 до 0,3 мм. Недостатком такого электрода-инструмента является низкая производительность процесса обработки.
Наиболее близким аналогом заявленного способа является обработка многослойной проволокой, используемой в способе интенсификации процесса электроимпульсной обработки деталей [3, с.38]. К недостаткам способа относится нарушение точности и микроповерхности детали из-за появления локальных боковых микрофакелов от сгорания покрытия, низкий уровень использования электрода-инструмента из-за вероятности нарушения стабильности процесса, снижение производительности после неравномерного удаления покрытия.
Предлагаемое изобретение направлено на увеличение интенсивности обработки до величины не ниже производительности многослойного проволочного электрода-инструмента и повышение чистоты поверхностного слоя с обеспечением высоты микронеровностей не выше величины, получаемой при обработке проволочным электродом-инструментом без покрытия, а также - на получение стабильного процесса интенсивной обработки.
Это достигается способом эрозионно-термической обработки заготовки проволочным электродом-инструментом, включающим обработку заготовки при перемотке проволочного электрода-инструмента, который предварительно формируют, придавая ему каплевидное сечение со скруглением по оси симметрии, со стороны которого наносят слой покрытия из цинка с предельной толщиной слоя покрытия на скруглении и с пропорциональным снижением его толщины до плавного сопряжения покрытия с боковыми относительно оси симметрии сторонами сечения проволочного электрода-инструмента, при этом подачу проволочного электрода-инструмента в зону обработки осуществляют в направлении оси симметрии в сторону скругления, а скорость перемотки регулируют, обеспечивая полный износ покрытия на выходе проволочного электрода-инструмента из заготовки.
Электрод-инструмент для осуществления способа выполняют в форме проволоки из пластичного материала, которой путем протягивания ее через фильеру придают каплевидную форму сечения со скругление по оси симметрии.
Сущность способа показана на рисунках 1-3, где на рисунке 1 показано формирование сечения электрода-инструмента каплевидной формы из круглой проволоки; на рисунке 2 - слой нанесенного покрытия из материала, способного гореть при высоком нагреве; на рисунке 3 поясняется способ обработки электродом-инструментом в форме проволоки каплевидной формы.
Способ осуществляют в следующей последовательности: проводят подготовку электрода-инструмента из стандартной латунной круглой проволоки, формируя (например, через фильеру) каплевидное сечение со скруглением по оси симметрии, после чего со стороны скругления наносят слой покрытия из горючего материала, например цинка, с плавным сопряжением покрытия с боковыми сторонами сечения проволочного электрода-инструмента.
Формирование из круглой проволоки 1 электрода-инструмента 2 каплевидного сечения обеспечивается путем протягивания проволоки в направлении стрелки (рисунок 1) через фильеру 3. Радиус скругления 4 в каплевидном сечении формируется при ограничении ширины 5 электрода-инструмента 2 относительно оси симметрии 6 стандартными размерами для оборудования с проволочным электродом-инструментом по [3], изменяемым по ГОСТ через 0,05 мм. Для схемы на рисунке 1 изменение ширины 5 и диаметра проволоки 1 берется кратным очередным изменениям диаметра по ГОСТ.
На поверхность электрода-инструмента 2 (рисунок 2) наносят, например гальваникой, слой покрытия 7 из материала, сгорающего в форме факела при высоком градиенте температур (возникает при прохождении импульса тока в случае электроискровой обработки). При этом создается термическое воздействие факела на зону обработки и расплавление материала в зоне обработки. Толщина слоя покрытия 7 изменяется от наибольшей со стороны радиуса скругления 4 до плавного сопряжения с электродом-инструментом 2 на боковых участках по ширине 5, симметричных относительно оси симметрии 6. Наибольший слой покрытия 7 ограничен возможностями выбранного способа его нанесения (для наиболее применяемого способа гальванического покрытия его толщина не превышает 60 мкм).
На рисунке 3 электрод-инструмент каплевидного сечения 2, установленный на станке для электроэрозионной обработки проволочным электродом, через направляющие (для полученного сечения и ширины 5) перематывается со скоростью 8 через зону обработки в заготовке 9 для ее разрезания со скоростью 10.
Способ осуществляют следующим образом: выполненный из проволоки 1 электрод-инструмент 2 с шириной 5 устанавливают радиусом скругления 4 вдоль оси симметрии 6 на станке, имеющем направляющие по ширине 5, включают автоматическую подачу скорости разрезания 10 по заданному в программе станка профилю в заготовке 9 и устанавливают (для известной толщины и материала заготовки 9) скорость перемотки 8, которая обеспечивает полное использование покрытия 7 и определяется визуально по отсутствию покрытия на выходе инструмента из зоны резания заготовки 9. Начинают обработку на технологическом участке врезания и плавно снижают скорость подачи электрода-инструмента 2 до стабилизации скорости разрезания 10 (контролируется по показаниям амперметра), после чего ведется изготовление из заготовки 9 детали с требуемым контуром. Повышение производительности (скорости резания 10) происходит за счет образования при разряде факела, формирующего концентрированное термическое воздействие на зону обработки заготовки 9 при локальном сгорании покрытия 7 со стороны радиуса 4 и боковых сторон электрода-инструмента относительно оси 6. С боковых сторон покрытие 7 быстро расходуется и окончательная электроэрозионная обработка вскрытого участка зоны разрезания происходит сторонами электрода-инструмента 2 на участках с шириной 5 электродом-инструментом 2 без покрытия 7, что обеспечивает устранение неровностей боковых участков разрезаемой заготовки 9, но практически не влияет на производительность и стабильность процесса. Если толщина разрезаемого участка заготовки 9 изменяется, то происходит изменение скорости разрезания 10 и регулятор станка изменяет скорость перемотки 8, поддерживая скорость разрезания 10 на уровне, обеспечивающем полный износ покрытия 7.
Пример осуществления способа обработки.
a
Из стали ХМ5 толщиной 22 мм необходимо изготовить матрицу вырубного штампа с длиной периметра 256 мм. На станке установлена скоба с направляющей для проволоки из латуни марки ЛС62 диаметром 0,2 мм. Берут стандартную латунную проволоку диаметром 0,3 мм и протаскивают ее через фильеру с каплевидным сечением и шириной 5 (рисунок 1) 0,2 мм. Формируется электрод-инструмент 2 с размером вдоль оси 6 около 0,37 мм. Наносят гальваническим методом слой цинка, защищая полукруглым элементом из фторопласта 2 участок с шириной 5 и размещая анод (цинковая пластина) со стороны радиуса 4. Наносят слой с толщиной в районе радиуса 4 около 20 мкм. Проволоку и заготовку устанавливают на станок модели 4732 с профильной направляющей, обеспечивающей положение оси проволоки вдоль вектора подач инструмента в сторону радиуса скругления каплевидного сечения проволоки, включают напряжение 100 В и находят скорость перемотки 8 (около 1,5 мм/сек). Включают подачу в направлении резания (скорость 10) и фиксируют силу тока (около 3,75 А), при этом скорость подачи при резании 10 составляет 5,7 мм/мин. Выполняют обработку всего контура на заготовке 9. Время обработки составило около 45 минут. При обработке проволокой без покрытия время врезания контура около 3,7 часа, то есть в 5 раз больше. Шероховатость поверхности достигнута R=1,25 мкм, что в 2-2,5 раза ниже, чем при интенсивной обработке проволокой круглого сечения без покрытия. В течение времени обработки показания амперметра на станке колебались в пределах 10%, что указывает на стабильную работу оборудования и возможность поддержания высокой скорости обработки и качества поверхностного слоя.
Источники информации
1. А.с. 213995, Способ электроискрового получения обратных конусов и уклонов непрофилированным электродом-проволокой/Авт. В.П.Смоленцев, 1968.
2. Смоленцев В.П. Изготовление инструмента непрофилированным электродом. - М.: Машиностроение, 1967. 160 с.
3. Смоленцев Е.В. Проектирование электрических и комбинированных методов обработки. - М.: Машиностроение, 2005. - 512 с.