Подбор электрода для копировально-прошивного электроэрозионного станка
2025-08-10 16:39
В прошивной электроэрозии материал электрода критически влияет на скорость съёма, износ электрода, достижимую шероховатость и стабильность контуров. В статье рассмотрены основные материалы электродов (графит, медь, медь–вольфрам, вольфрам, а также медь–графит) с точки зрения их свойств, преимуществ и типовых областей применения. Даны практические советы по выбору материала и конструкции электрода под конкретную задачу.
Роль материала электрода в копировально-прошивном электроэрозионном станке В прошивном станке по заданной траектории формируется полость, рельеф или геометрия путём последовательных разрядов в узком зазоре между электродом и деталью в диэлектрике. Свойства электрода определяют: • Стабильность искрения и предельную энергию импульсов; • Износ электрода (общий, торцевой, угловой); • Формоустойчивость тонких рёбер/углов, воспроизведение мелких деталей; • Достижимое качество поверхности (Ra) и точность; • Трудоёмкость изготовления электрода и стоимость.
Материалы электродов: свойства и назначение Ниже приведено сравнение основных материалов, применяемых для прошивки. Значения и оценки — ориентировочные; Опирайтесь на рекомендации производителя станка/генератора и данные на конкретные марки материалов.
Материал
Ключевые свойства
Когда выбирать
Износ электрода
Графит
Имеет высокую температуру плавления, обладает высокой коррозионной стойкостью. Теплоёмкость графита очень велика, и он способен поглощать свободный углерод, компенсируя потери электрода в процессе широко импульсной черновой обработки. Кроме того, графит обладает такими преимуществами, как износостойкость, высокая термостойкость, малая деформация, лёгкость и высокая эффективность обработки. Однако графитовый электрод имеет один недостаток: он имеет низкую жесткость и склонен к растрескиванию под острыми углами.
Черновые и получистовые режимы, большие полости; сложные формы с каналами промывки.
Мелкозернистый — для высокой детализации и финишной обработки.
низкий/средний
(в зависимости от режима и зернистости)
Медь
Медь имеет максимальную электропроводность. Обладает отличной чистотой поверхности, малым «белым слоем», но сложнее в мех. обработке тонких рёбер (возможно прилипание инструмента), чувствителен к перегреву кромок.
Финишные проходы, высокие требования к Ra, тонкая детализация, малые радиусы, зеркальные поверхности; мелкие карманы.
средний (ниже в финише при мягкой энергии)
Медь с вольфрам
(композит)
Материал с содержанием вольфрама 50%~90% сочетает в себе многие преимущества вольфрама и меди. Отличается высокой прочностью и твёрдостью, хорошей электро- и теплопроводностью, низким коэффициентом теплового расширения, хорошим сопротивлением дуге, стойкостью к высокотемпературному окислению и стойкостью к сварке плавлением. Однако, хотя вольфрам-медь является лучшим электродным материалом среди металлов, он стоит дорого и обычно используется для мелкосерийной прецизионной обработки.
Глубокие узкие полости и
рёбра;
минимизация углового износа;
работа по твёрдым/жаропрочным сплавам и
карбидам; когда важна геометрическая стабильность.
низкий (особенно угловой)
Вольфрам
Экстремальная
тугоплав
кость и жёсткость; отличный
контроль формы при ультра
мелких элементах; хрупок,
дорог; медленная мех. обра
ботка.
Микроэлектроды, сверхтонкие
штифты, канавки; работа в кар
бидах, жаропрочных сплавах;
когда критичны острые углы и
минимальный износ.
очень низкий
(но требовательная настройка)
Медь–графит
Компромисс: управляемая
эрозия графита + проводимость меди; лучшее начало разряда, ровный след; чуть выше цена против чистого графита.
Получистовая/финишная прошивка с повышенной стабильностью; тонкие стенки, когда чистый графит даёт излишнюю пористость следа.
низкий/средний
Замечания по зерну графита. Крупнозернистый — для быстрого съёма (черновая полость); Мелкозернистый/ультрамелкий (10µm) — для остроты кромок и низких показателей Ra. Изостатический графит даёт лучшую изотропию свойств и повторяемость.
Выбор под задачу: матрица применимости
Задача
Рекомендуемый материал
Комментарий по режимам/конструкции
Большая открытая полость,
быстрый черновой съём
Графит (средне/крупнозернистый)
Повышенная энергия,интенсивная промывка;
Предусмотрите каналы в электроде
Глубокая узкая полость, высокие рёбра
Медь-вольфрам или вольфрам
Низкий угловой износ;
Меньшая энергия на торце;
Усиление тонких секций;
Высокие требования к Ra
(зеркальный финиш)
Медь или Медь-графит (мелкозернистый)
Серии мягких финиш-импульсов,
Тщательная фильтрация диэлектрика
Микроэлементы, острые внутренние углы, малые радиусы
• Длина вылета. Минимизируйте; высокая консольность увеличивает биение и угловой износ.
Режимы и настройка:
• Последовательность проходов. Черновой → получистовой → 1–3 финишных с падающей энергией и малым радиусом.
• Полярность и энергия. Полярность влияет на износ (электрод/деталь) и скорость съёма — следуйте рекомендациям генератора для выбранного материала и сплава детали.
• Суперпозиция. Амплитуда ≃рабочий зазор +компенсация на износ углов; Траектория круговая, для равномерности.
• Диэлектрик. Чистота и проводимость критичны для повторяемости финиша; Своевременно меняйте фильтры и смазывающе-охлаждающую жидкость (диэлектрик).
Типичные ошибки и как их избежать
1. Неверный материал под задачу. Например, медь для грубого чернового съёма больших полостей — высокие затраты и износ вместо графита. 2. Отсутствие каналов промывки. Ведёт к нестабильному искрению, нагару, ро сту износа и браку геометрии. 3. Слишком агрессивные финишные импульсы. «Апельсиновая корка», микротрещины, высокий угловой износ. 4. Недооценка углового износа. Без корректной компенсации радиусы «расползаются», углы «заваливаются».
5. Слишком большая консоль электрода. Биение, вибрации и сколы на тонких элементах.
Краткие рекомендации по выбору
• Черновая производительность: графит (подобрать зерно под финишность).
• Зеркальный финиш/малые радиусы: медь или мелкозернистый графит; при критичных углах — CuW/вольфрам.
• Глубокие узкие полости/микроформы: CuW или вольфрам для минимизации углового износа.
• Компромисс стабильности и финиша: медь–графит.
• Сверление (стартовые отверстия): трубчатые латунные/медные электроды с активной промывкой.
Заключение
Оптимальные режимы и выбор материала зависят от конкретного генератора, сплава детали, геометрии и требований к финишу. Для ответственных изделий выполняйте пробные проходы и следуйте руководствам производителя оборудования и расходников.
На основании характеристик и технических требований (шероховатость поверхности, размеры, точность допусков) обрабатываемой детали следует выбирать электродные материалы в соответствии с материалами обрабатываемой детали и техническими требованиями.
В качестве материала электрода в первую очередь выбирайте материал с хорошей теплопроводностью и высокой температурой плавления.
Учитываются такие факторы, как простота формовки электрода и хорошая производительность обработки, что обеспечивает высокий эффект электроэрозионной обработки. В качестве электродных материалов для электроэрозионной обработки в основном используются медь, графит и вольфрамово-медные электроды, однако, учитывая такие свойства высокопроизводительных электродов, как чистота, вязкость, компактная структура, однородность и физико-химические свойства, выбор электродов и параметры обработки существенно различаются для различных объектов обработки и требований.