Из истории электроискровой обработки материалов

НИИ «ИСТОК», созданный для решения задач национальной безопасности в области радиоэлектронного вооружении известен сегодня в мире также и как создатель первых электроискровых вырезных станков, и как разработчик теоретических основ особо точной электроискровой обработки материалов.

На третьем этаже главного корпуса НПП «ИСТОК» (изображенного на фото в начале статьи) в конце 50-х гг. размещалась лаборатория электроискровой обработки. Она была создана 12 марта 1957 г., а ее появление стало началом интенсивного развития новых методов электроискровой прецизионной обработки материалов в электронной и других оборонных отраслях промышленности СССР.

Приоритет предприятия в этой области закреплен созданием более 100 моделей электроискрового прецизионного оборудования (которых было выпущено в общей сложности почти 3000 единиц), многочисленными публикациями и патентами ведущих специалистов, а также присуждением им в 1963 г. Ленинской премии за разработку новых методов изготовления особо точных деталей.

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЕ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЕ ПРЕЦИЗИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ НИИ «ИСТОК»

В конце 1950-х — начале 1960-х гг., наряду с электроискровым оборудованием для изготовления деталей электронных приборов и инструмента, в НИИ «ИСТОК» создавалось и специализированное электроискровое оборудование. Оно было представлено такими моделями:
двухпозиционные установки А207.10; А207.15 и ЭХ1087. У всех этих машин электрод-проволока перемещался горизонтально, что создавало наилучшие условия для его направления в сторону обрабатываемой заготовки и удаления продуктов эрозии из зоны обработки, однако несколько ограничивало область применения этого оборудования;
четырехпозиционная установка А207.11 для изготовления пуансонов, предназначенных для холодного выдавливания анодных блоков магнетронов типа «щель-отверстие», пуансонов и матриц вырубных штампов;
модификации установок для изготовления замедляющих систем ЛОВ с электромеханическим программным управлением на шаговых искателях либо заданием программ с помощью перфолент или набором на панели управления установки;
установка А207.20 для изготовления деталей электродом-проволокой по увеличенному чертежу или шаблону на базе проектора БП;
экспериментальная установка А207.24 для разрезания сеточного полотна из вольфрамомолибденовой проволоки Ш 20–30 мкм на керамическом керне;
пятипозиционный полуавтомат А207.28 для разрезания тонкостенных никелевых профильных трубок Ф 2,5–3 мм молибденовой проволокой Ф 40 мкм с производительностью до 1000–1800 деталей в час;
установка А207.31 с программным управлением для прорезания очень узких пазов (шириной 8–10 мкм);
установка А207.37 на базе часового проектора ЧП-2 для изготовления деталей микроприборов электродом-проволокой по увеличенному чертежу или шаблону.

Ниже приводятся примеры некоторых из этих установок, а также описание их технических возможностей.

ДВУХПОЗИЦИОННАЯ УСТАНОВКА А207.10 С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Установка А207.10 (рис. 1) предназначена для разрезания на таблетки различных токопроводящих прутков и штабиков из любых токопроводящих и некоторых полупроводниковых материалов диаметром до 15 мм. В качестве инструмента используется медленно перемещающаяся тонкая проволока Ф 30–40 мкм. Шероховатость обработанной поверхности Ra не более 0,5–1 мкм. Скорость разрезания 2–10 мм2/мин. Перемещение на требуемый шаг после каждого реза осуществляется автоматически по заданной программе с точностью до ±0,005 мм.

Главное назначение установки — изготовление очень прозрачных сеток с шестигранной формой ячеек и высокими перемычками (так называемых сотовых сеток) для электронных приборов (рис. 2). Основные элементы технологического цикла при этом сводятся к следующему: алюминиевую проволоку круглого сечения покрывают слоем меди, по толщине несколько превышающим половину толщины перемычки (а затем в некоторых случаях — тонким слоем золота), пучок такой проволоки вставляется в медную обойму и обжимается при протягивании сквозь фильеру. В ходе обжима проволока приобретает шестигранную форму. Диффузия золота в медь обеспечивает более прочное (чем при отсутствии золочения) соединение отдельных проволок пучка между собой и образование единого стержня

Стержень нарезается электроискровым способом на тонкие диски, толщина которых равняется высоте будущей сетки (0,2–0,4 мм).

В дальнейшем алюминий вытравляется щелочью, которая на медь почти не оказывает воздействия. Так образуется сетка, которая после спекания при температуре плавления меди впаивается в корпус резонатора прибора

ЧЕТЫРЕХПОЗИЦИОННАЯ УСТАНОВКА А207.11

Электроискровая полуавтоматическая прецизионная установка А207.11  была создана в основном для изготовления пуансонов для холодного выдавливания анодных блоков магнетронов типа «щель-отверстие» , а также пуансонов и матриц вырубных штампов. Отличительная особенность установки — высокая точность и жесткость ее механической части.

На рис. 5 в качестве примера показан блок электродов-инструментов (а) для изготовления пуансонов и отдельный электрод в приспособлении ( б), которое устанавливается на столе установки.

Отдельные электроды представляют собой закаленные стальные пластины, в которые запрессовываются вкладыши из меди, ее сплавов или других материалов, обладающих высокой эрозионной стойкостью. Пакет заготовок электродов обрабатывается совместно.

Благодаря наличию установочных базовых плоскостей износившийся в процессе обработки электрод можно заменить новым из партии данного блока и тем самым практически исключить какие-либо погрешности, связанные с заменой электродов.

На установке А207.11 одновременно изготавливаются четыре пуансона, заготовки которых устанавливаются в держателях ползунов. На столах закрепляются приспособления,  предназначенные для установки пластин электродов-инструментов. Приспособления соответствующим образом выверяются по отношению к заготовкам.

По мере износа пластина электрода на первой позиции заменяется новой из блока электродов, а несколько изношенная используется на второй позиции для предварительной обработки второй заготовки пуансона. Со 2-й позиции еще не полностью изношенный электрод перемещают на 3-ю, а затем на 4-ю. На 1-й позиции обработка завершается новой пластиной на заданный размер пуансона. После использования электродов на всех позициях процесс изготовления четырех пуансонов завершается.