4.1.4. Электроэрозионная прошивка отверстий малого диаметра
Отверстия малого диаметра используют во многих деталях авиационных и ракетных двигателей и их агрегатах, например в лопатках газовых турбин, кольцевых деталях турбины и камеры сгорания, форсунках и фильтрах, экранах, деталях гидро- и пневмоагрегатов (золотники, плунжеры, дроссели, гильзы), для контровки деталей крепежа и арматуры.
Электроэрозионная обработка — один из наиболее эффективных способов получения отверстий малого диаметра (от 0,05 мм), в том числе глубоких. Она может выполняться проволочными или стержневыми электродами-инструментами, одиночными при обработке одного отверстия или групповыми, собранными и установленными в определенном порядке, для одновременной прошивки группы отверстий. Проволочные элементы групповых электродов-инструментов подаются через кондуктор, при этом отклонения в расположении отверстий на детали напрямую зависят от качества кондуктора.
Следует учитывать, что все дефекты электрода-инструмента (форма сечения, неравномерность диаметра по длине) будут сказываться на качестве получаемых отверстий. На точности обработки отверстий сказывается и жесткость электрода-инструмента.
При прошивке отверстий затруднена эвакуация продуктов разрушения, что снижает производительность, ведет к увеличению размера отверстия и конусности. Применение менее вязких рабочих сред облегчает процесс удаления продуктов эрозии. По описанным схемам прошивают отверстия сравнительно небольшой глубины (до 10d).
Производительность электроэрозионного сверления может быть увеличена применением орбитального движения электрода-инструмента относительно оси обрабатываемого отверстия. Это способствует также снижению конусности и дает возможность регулировать размер отверстия изменением радиуса орбитального движения.
В последние годы разработано и применяется специализированное электроэрозионное оборудование (с ручным управлением и ЧПУ) для обработки отверстий 0,2...6 мм, которая выполняется полыми электродами (рис. 4.44), подаваемыми через кондукторные втулки из алмаза, сапфира и других сверхтвердых материалов.
Рис. 4.44. Электроды, используемые для прошивки отверстий
Рис. 4.45. Детали с отверстиями малого диаметра, полученными электроэрозионной прошивкой
Для того чтобы избежать образования при прошивке центрального стержня, отверстия в электродах выполняют смещенными от оси или используют несколько отверстий, разделенных перемычками.
Электроду придается вращательное движение с частотой до 3000 об/мин, которое устраняет овальность получаемого отверстия, вызванную искажением профиля проволоки, а через его тело под высоким (до 10 МПа) давлением прокачивается диэлектрическая жидкость.
Станки, специализированные на такую обработку, способны производительно прошивать отверстия в твердых металлах с отношением глубины к диаметру до 200:1, минимальной конусностью (1,5° на 100 мм) и шероховатостью Rmax =15 мкм. В качестве рабочих жидкостей используют дистиллированную воду и специальные составы на водной основе, например Vitol-KS. Скорость прошивки достигает 20 мм/мин. На рис. 4.45 приведены примеры, иллюстрирующие технологические возможности такой обработки.
Отверстия с разными углами наклона на деталях сложной формы обрабатывают на оборудовании с ЧПУ. Например, на станках серии FH фирмы Beaumont используются 6- и 7-координатные системы ЧПУ. Некоторые из станков оснащают механизмами автоматической смены электродов-инструментов и кондукторных втулок, встроенными координатно-измерительными устройствами, системами правки электродов. На рис. 4.46 показан один из станков фирмы CURRENT.
С созданием такого оборудования появилась возможность получения в охлаждаемых лопатках турбины (рис. 4.47) отверстий с минимальным диаметром
0,2.. .0,3 мм на глубину до 10 мм. Изготовление таких отверстий традиционными методами сопряжено с большими трудностями либо практически невозможно.
Для повышения точности при сквозном прошивании отверстий с соотношением длины и диаметра 20 и выше применяют черновой и чистовой проходы. 11ри врезании и в конце обработки (при выходе электрода из пластины) снижают среднее значение рабочего тока (на 20...50 %) для стабилизации электроэрозионного процесса врезания и получения входных и выходных кромок отверстия правильной формы.
Рис. 4.46. Специализированный станок для обработки отверстий (а) фирмы CURRENT и устройство автоматической смены электрода-инструмента (б)
Рис. 4.47. Прошивка отверстий малого диаметра в охлаждаемых лопатках