Известно, что в процессе ЭЭО по зазору между стенками отверстия и ЭИ движется жидкость, насыщенная продуктами эрозии, которые создают условия для паразитных разрядов [1-5]. Так как нижние участки электрода-инструмента (ЭИ) подвергаются действию боковых разрядов дольше, чем верхние, то ЭИ в процессе обработки заостряется, что приводит к увеличению погрешности формы (в т. ч. конусности) получаемого отверстия. Для снижения величины конусности производится калибрование отверстия путем дополнительной подачи или повторная обработка отверстия отторцованным электродом-инструментом [6]. Характер износа и его величина в зависимости от глубины обработки изучены не были. При этом калибруется отверстие до прекращения боковых разрядов, что приводит к увеличению таких видов погрешности как конусность и овальность [7-10]. Методы оптимизации величины калибровочного прохода не разработаны. Настоящая работа направлена на изучение закономерностей объемного износа и разработку методики его оптимизации.
Для выявления математической модели зависимости (1) значения износа ЭИ по диаметру 
от величины подачи ЭИ h был проведен ряд экспериментов на электроэрозионном станке 04ЭП10М.
(1)
Эксперименты проводились на следующих режимах: частота генератора импульсов - 25 кГц; энергия импульса – 9,25 мкДж; материал электрода-детали – коррозионностойкая сталь 08Х18Н10Т, электрода-инструмента – вольфрам в виде проволоки, рабочая среда – вода водопроводная.
Эксперимент проводился следующим образом. Электродом-инструментом диаметром d=100 мкм прошивались отверстия с величиной подачи ЭИ h=100…500 мкм с шагом 100 мкм. После обработки каждого отверстия с помощью цифрового микроскопа Levenhuk D70L делался ряд снимков рабочей части ЭИ, после чего электрод-инструмент торцевался на величину, превышающую значение подачи на 50-100 мкм и производилась обработка следующего отверстия. На рис.1. представлены контуры рабочей части электрода-инструмента.
Анализируя форму износа электрода-инструмента, в качестве функции, описывающей контур рабочей части ЭИ, были предложены показательная функция (2) и функция эллипса (3).
(2)
, (3)
где a, b – коэффициенты, изменяющиеся в зависимости от глубины отверстия, h – величина подачи ЭИ, мкм, d – диаметр ЭИ, мкм.
С помощью системы Mathcad, используя экспериментальные значения длины изношенной части ЭИ 
, находим коэффициенты a и b функций (2) и (3). Подставим их в (2) и (3) и найдем значения 
, 
в 6 точках (при r=0…50). Полученные значения для h=100 мкм сведем в табл.1.
Рис. 1. Контуры рабочей части
электрода-инструмента при величине подачи h=100…500 мкм.
Выполним аналогичные расчеты для других значений величины прохода ЭИ h, результаты сведем в табл.2.
Анализируя значения, представленные в табл.2, можно сделать вывод о том, что функция эллипса (3) более точно описывает форму рабочей части электрода-инструмента.
Найдем зависимость длины изношенной части электрода-инструмента от величины подачи ЭИ h через коэффициенты a и b функции (3). Для этого построим графики (рис.2) функций
(4)
(5)
Анализируя графики (рис.2), можно сделать вывод о том, что значение коэффициентов a и b изменяется по линейному закону. Определим вид функций (4) и (5):
(6)
. (7)
Определим функцию зависимости длины изношенной части электрода инструмента от величины подачи h при заданном допуске на отверстие 
, подставив вместо коэффициентов a и b функции (6) и (7):
(8)
Таблица 1
Сравнение экспериментальных значений величины износа ЭИ 
с расчетными в зависимости от радиуса r
|
r, мкм |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
|
0 |
0.65 |
2.43 |
7.39 |
18.75 |
100 |
|
|
0.035 |
0.173 |
0.851 |
4.198 |
20.701 |
102.087 |
|
|
0 |
0.379 |
2.396 |
7.46 |
18.737 |
100 |
|
( |
1.225x10-3 |
0.228 |
2.493 |
10.191 |
3.806 |
4.354 |
|
( |
0 |
0.073 |
1.129x10-3 |
4.863x10-3 |
1.74x10-4 |
0 |
|
Σ( |
21.072 |
|||||
|
Σ( |
0.079 |
|||||
Таблица 2
Значения сумм квадратов отклонений экспериментальных значений от расчетных
|
h, мкм |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
|
Σ( |
21.072 |
125.202 |
387.488 |
840.553 |
1904 |
|
Σ( |
0.079 |
5.685 |
7.861 |
9.585 |
11.48 |
Полученная зависимость (8) позволяет для конкретного рассматриваемого случая точно определить величину калибровки отверстия или торцевания электрода-инструмента, что позволит уменьшить конусность.
Таким образом, можно сделать следующие обобщающие выводы.
- При электроэрозионной обработке малых отверстий объемный износ электрода-инструмента увеличивается с увеличением глубины обработки.
- Описанный объемный износ ЭИ с наибольшей точностью моделируется зависимостью эллипсного типа.
- Разработанная методика позволяет определить с высокой точностью величину дополнительного калибровочного прохода ЭИ после «вскрытия» отверстия с целью обеспечения требуемой точности обрабатываемого отверстия.
Рис. 2. Зависимость коэффициентов a (а) и b (б) от величины подачи ЭИ h.
