В тридцатые годы позапрошлого столетия коренным образом был изменен общий подход к точности при обрабатывании формообразующего инструмента: толчком к этому послужило использование гальванотехники в токарном деле. В силу этого, механические воздействия затрагивали лишь выступающие части обрабатываемой поверхности. В качестве вспомогательной величины, способствующей возникновению поступательного движения механизмов, используется сила электрического тока. Благодаря сочетанию механического воздействия и электролиза представилась возможность выполнения операций, отличающихся высокими показателями точности и производительности.
Столетием позже, а именно, в 1943г. выдающийся ученый Борис Романович Лазаренко совершил невероятный прорыв – он впервые использовал электрофизическую технологию в процессе выполнения обработки токопроводящей поверхности. На начальном этапе электроэрозия, подобно электрогальванике в свое время, применялась для извлечения застрявших в ходе обработки поверхности частей используемого инструмента. Именно с этого периода времени началось своего рода соперничество двух ведущих технологий.
Нередко особое внимание уделяется применяемым технологическим процессам, материалам, а также используемому оборудованию. Однако, только лишь обладая объективной и достаточно полной информацией обо всех плюсах и минусах, можно сделать оптимально правильный выбор. В данной статье мы постараемся провести сравнительный анализ двух самых эффективных технологий, используемых в процессе выполнения точной обработки производственного инструмента при изготовлении всевозможных форм, а также штампов.
Как электрохимическая обработка, так и электрофизическая процедура выполняют при соблюдении одного важного условия: обрабатываемая поверхность обязательно должна обладать высокими показателями токопроводимости. Эти две технологии отличаются равно высокой эффективностью. Ввиду этого, чтобы выбрать минимально затратный и в одночасье эффективный метод выполнения обработки штампов и пресс-форм, который, к тому же, отличался бы высокой точностью, следует поближе познакомиться с технологией каждого этого способа обработки в отдельности.
В основе функционирования электроэрозионного станка положены электроимпульсный или дуговой и электроискровой методы. С помощью импульса, созданного разрядом электрического тока, с поверхности обрабатываемого материала вырываются его частицы. При помещении электродов в жидкий диэлектрик и их последующем сближении создается высокотемпературная плазменная дуга: температура нагрева составляет порядка 5000˚, а длительность импульса при этом не превышает 10-2 секунды. Использование этого метода позволяет выполнять плавление лишь верхнего слоя обрабатываемого материала, исключая глубинный разогрев всего материала изделия. В ходе подобных операций инструмент изнашивает на 0,3%. Максимальное воздействие импульса выполняется на близрасположенных участках. Другими словами, в ходе сближения двух взаимодействующих электродов в момент пробоя разряда электрического тока конфигурация внешней поверхности одного из них «передается» второму. В результате образуется точнейшая его копия. Однако на качественность копирования и степень производительности влияют параметры электрического импульса.
При выполнении обработки небольших отверстий деталей, а также производстве твердосплавных штампов и формировании контуров применяется искровая технология. В отличие от электроимпульсного метода электроискровой основан на создании высокой температуры (порядка 10000˚) при кратковременном воздействии, однако при этом его производительность несколько ниже, чем в предыдущем методе. Более того, применение электроискровой технологии дает износ инструмента, равный 100%-ному объему снятого материала.
В ходе выполнения обработки сложных механизмов, выполненных из твердых материалов, наиболее предпочтительным является электроэрозионный станок. В процессе изготовления инструментов применяют недорогие, но в то же время легкообрабатываемые материалы. При этом стоимость инструментальной обработки одного и того же изделия-штампа механическим способом и электроэрозионным может измениться от 50% до 3,5%.
Что касается электрохимических станков, то они составляют достойную конкуренцию электроэрозионным. В зависимости от используемого типа, такие станки дифференцируются по группам. Поверхностный тип электрохимической обработки сопровождается растворением выступающих частей материала анода в электролите. Для воплощения этого метода требуется достаточно мощный токообразующий источник (плотность должна составлять приблизительно 200 а/см2).
В ходе использования размерной электрохимической обработки время на растворение анода в электролите напрямую зависит от расстояния между катодом и анодом. При этом выполняется копирование анодом поверхности катода. Однако существенным недостатком этого метода есть засорение обрабатываемой зоны продуктом электролиза, удалить который можно либо механическим методом, либо путем прокачивания электролита. Как правило, в цехах, специализирующихся на воплощении электрохимической обработки, порядка трети общей площади всего производственного помещения занимает емкость для электролита.
Наряду с этим, электрохимический станок позволяет выполнять обработку абсолютно любого вида токопроводящей поверхности, при этом качество и производительность осуществляемых процедур достаточно высоки. К примеру, производительность при использовании электрохимических станков в десятки раз больше, чем при применении электроэрозионного метода. Более того, это оборудование низковольтное и просто в использовании. Благодаря низкому диапазону температурной обработки значительно увеличивается срок использования штампов и пресс-форм. А ввиду отсутствия дефектного слоя один и тот же электрод может быть применен для нескольких обрабатываемых форм.
На сегодняшний день соревнование между электрофизическими и электрохимическими методами продолжается. В наше время электроэрозионные и электрохимические станки эффективно используются при производстве ювелирных украшений и стеклянных изделий, изготовлении пластмасс и машинных деталей, создании форм, используемых в медицинских целях, и других форм и агрегатов.