Электроэрозионный станок своими руками схема генератора

Принцип действия и особенности применения электроэрозионных станков

Электроэрозионные станки работают по принципу воздействия электрическими зарядами на обрабатываемую поверхность детали находящейся в электропроводной среде.

Электроэрозионный прошивной станок

За счет этого возникает электрическая эрозия в заданном направлении, что позволяет получить конкретную форму или размеры детали.

1 Принцип РАБОТЫ

Электроэрозионная резка происходит во время возникновения импульса газового электрического разряда, который имеет направленное действие. Схема такова, что при этом происходит разрушение и удаление части материала в зоне воздействия.

Под влиянием высокой температуры в области возникновения разрядов происходит плавление металла (латунная или медная проволока) с частичным его испарением. Для того чтобы получить необходимую температуру, схема использует генератор импульсов, позволяющий сконцентрировать большое количество энергии.

Электродами, между которыми возникает разряд, являются сама деталь, с одной стороны, и инструмент — с другой. Пространство между ними заполняется рабочей жидкостью, которая постоянно подается при работе станка через подводящую трубку (латунная или медная), если обработка не происходит в специальной ванной.

Электроэрозионный станок процессе работы

Электроэрозионные станки, в которых используются электрические разряды различных видов и способов их получения, могут производить несколько разновидностей электроэрозионной обработки металла:

  • электроискровая схема;
  • электроконтактная схема;
  • электроимпульсная схема;
  • анодно-механическая (комбинированная схема).

В работе с различными материалами прошивочный электроэрозионный станок с ЧПУ имеет одно ограничение — у них должна быть хорошая электрическая проводимость. Если материал не обладает этим свойством, то прошивной станок работать не сможет.

1.1 Процесс работы электроэрозионного станка (видео)


к меню ↑

2 Основные виды электроэрозионной обработки

Электроэрозионный проволочно вырезной станок применяется при следующих видах электроэрозионной обработки деталей из металла:

  • прошивании;
  • объемном копировании;
  • вырезании/отрезании;
  • шлифовании;
  • доводке;
  • маркировании;
  • упрочнении.

Возможна электроконтактная обработка при выполнении:

  • резки;
  • работы с телами вращения;
  • обработки внутренних полостей;
  • зубчатых поверхностей;
  • обработки плоских и конических поверхностей;
  • упрочнения.

2.1 Станки фирмы Sodick

Японская производственная компания Sodick Co LTD, которая начала свою деятельность в 1976 году, на сегодняшний день является мировым лидером по производству и продажам электроэрозионных станков.

Электроэрозионный станок Sodick AD35L

Представительства компании Sodick имеются в Азии, США, Европе и ее продукция пользуется заслуженной популярностью у промышленных предприятий, которые имеют дело с обработкой таких материалов как титан и инструментальная сталь.

Sodick — единственный в мире производитель, который выпускает электроэрозионный прошивной станок с ЧПУ, имеющий линейные двигатели и рабочую зону сделанную из керамики. Специалисты компании Sodick разработали революционную электроискровую технологию зеркальной полировки обрабатываемого материала.

Схема оборудования Sodick работает по принципу прямого воздействия тепловой энергии на обрабатываемую поверхность металла. При этом отсутствует какое-либо силовое воздействие на материал, что значительно повышает качество производимых работ.

Изготовленные на электроэрозионных станках Sodick детали получают дополнительную прочность и устойчивость к обычной коррозии, так как в процессе работы над ними происходит изменение физических характеристик металла.

2.2 Копировально-прошивочный станок 4л721ф1

Прошивочный станок 4л721ф1 имеет адаптивное ЧПУ и используется при обработке отверстий и полостей в заготовках из металла трудно поддающегося обработке. С его помощью, также можно изготовить штампы, пресс-формы, фильеры и т.д.

Электроэрозионный копировально-прошивочный станок 4Л721Ф1

Установленные в прошивочный станок 4л721ф1 генератор импульсов ШГИ-80-440М2, высокоскоростной привод, устройство индикации в цифровом виде, быстросъемные приспособления, дают возможность значительно увеличить его производительность и качество обработки.

Станок 4л721ф1 не требует наличия особо прочного фундамента в производственном помещении, так как устанавливается на виброустойчивые опоры.

На станке 4л721ф1 возможна обработка деталей, которые имеют максимальные размеры по длине, ширине и высоте — 280×250х120 мм.
к меню ↑

2.3 Станки компании P&G (dk7732, dk7740, dk7725)

Станки dk7732, dk7740, dk7725 предназначены для изготовления измерительных инструментов, инструментальной оснастки, деталей для машин и механизмов (шестерни, зубчатые колеса и т.д.).

У проволочно-вырезных станков dk7732, dk7740, dk7725 имеется несколько особенностей:

  • при работе используется молибденовая проволока, что позволяет использовать ее многократно. Для работы станка в течение недели достаточно 200 метров;
  • станки оснащены удобным ЧПУ. Достаточно выполнить чертеж детали в программе CAD и загрузить его в ЧПУ станка при помощи съемного носителя;
  • у них высокая производительность — обработка до 160 кв. мм поверхности за минуту.

2.4 Станок своими руками

Самодельный электроэрозионный станок можно собрать при наличии искрового генератора. Это самый сложный элемент в конструкции инструмента, который создается своими руками. За короткий отрезок времени должна быть собрана электрическая энергия в достаточном количестве для ее мгновенного выброса.

Простейшая схема для создания станка должна содержать в себе электрод соответствующего состава

Многие комплектующие для электроэрозионного станка который планируется сделать своими руками можно найти в старом телевизоре. К примеру — конденсатор емкостью 1000 мкФ. Все необходимые детали размещаются в коробе сделанном из фторопласта, который должен быть полностью изолирован. Направляющую втулку электрода можно сделать из заземляющего штыря розетки европейского типа.

Электродом является молибденовая проволока, которая по мере испарения продвигается с использованием винтового зажима. Втулка должна иметь отверстие для прохождения охлаждающей жидкости и одновременно рабочей среды по оси совпадающей с расположением электрода.

К электроду необходимо подключить привод (пускатель который имеет катушку на 230 В). Прошивочный элемент регулируется по глубине отверстия величиной хода штока.

При зарядке конденсаторов горит лампа, а шток пускателя находится внутри. Как только заряд конденсаторов выполнен, лампа гаснет, шток двигается вниз к обрабатываемой детали и при контакте с ней происходит искровой разряд. Воздействие на заготовку (деталь) происходит циклически, а частота циклов зависит от мощности осветительной лампы.

Электроэрозионно прошивное приспособление к сверлильному станку

Основные узлы, из которых состоит электроэрозионный станок сделанный своими руками:

  • электрод;
  • винт для крепления электрода;
  • зажим плюсового контакта;
  • направляющая втулка;
  • фторопластовый корпус;
  • выемка для притока рабочей жидкости (масла)%;
  • штатив.
Элетроэрозионный станок схема

Боле подробно ознакомиться с устройством и получить информацию о номиналах электрических компонентов можно на стр. 154 книги.

2.5 Расходные материалы

Для того чтобы качественно выполнять работы по изготовлению деталей из особо прочного металла, необходимы следующие расходные материалы для электроэрозионных станков:

  • латунная проволока для электроэрозионных станков (возможен вариант с цинковым покрытием), латунная проволока с диаметром 0,1, 0,2, 0,25 мм;
  • молибденовая проволока сечением 0,14 мм (поставляется катушками по 200м весом 32 кг);
  • латунная или медная трубка (электрод) сечением от 0,5 до 6 мм и длиной от 30 до 40 см. Латунная может иметь от одного до трех отверстий;
  • модульные трубки для подачи охлаждающей жидкости, которые изготавливаются из высококачественных полимеров.

Электроэрозионный станок своими руками.

www.softelectro.ru &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp
2009 &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp
Яшкардин Владимир &nbsp &nbsp
info@softelectro.ru &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp

Видео работы станка &nbsp Скачать &nbsp Объем: 9 276 kb

Предисловие автора.

Данная статья написана исключительно для описания электроэрозионного метода обработки металлов.
Описание конструкции в целом и любой его части не может быть пособием по созданию электроэрозионного станка.
Электрическая схема и устройства станка нарушает все правила электробезопасности и представляет реальную угрозу вашей жизни, электросети и оборудованию.
Автор не несет никакой ответственности за ущерб нанесенный Вашему здоровью и имуществу если Вы попытаетесь реализовать описанную здесь конструкцию.
Любая часть этой статьи не может быть напечатана или передаваться кому- бы то ни было без этого предупреждения.
Автор сделал этот станок для одной конкретной задачи при ограничении времени и деталей.
После решения этой задачи станок был разобран, так как он абсолютно не безопасен.

§1 Вступление.

Создать этот станок меня заставила проблема с удалением обломанной высокоуглеродистой биты в картере заднего моста моей машины.
Отвинчивая крышку редуктора заднего моста, я оборвал головку болта М8.
В отсутствии экстрактора попытался использовать углеродистую биту в виде звездочки, которую забил в отверстие просверленное в остатке болта.
При попытки открутить остатки болта бита обломилась. Высверлить обломок биты твердосплавными сверлами не удавалось.
Пришлось подумать, как это сделать, не снимая моста.

§2 Электроэрозия.

Принцип электроэрозионной обработки металлов основан на испарении металла искровым разрядом.
Если Вы видели короткое замыкание конденсатора на металлической пластине, то помните, что в месте разряда остаётся лунка.
Металл в этом месте испаряется от высокой температуры искрового разряда.
Электроэрозионные станки более 50 лет применяются в промышленности для обработки высокопрочных сплавов.

§3 Искровой генератор.

Главное в станке это искровой генератор, а точнее конденсатор (накопитель энергии).
Нам необходимо накопить электрическую энергию за длительный интервал времени, а потом выбросить всю накопленную энергию за очень короткий промежуток времени.
По аналогичному принципу работают лазеры, чем короче будет промежуток времени выброса энергии,
тем выше будет плотность тока в искровом канале, следовательно — будет выше температура.

Рис1.Принципиальная схема искрового генератора.

Работа искрового генератора:
С помощью диодного моста выпрямляем промышленное напряжение 220 в.
Лампа Н1 служит для ограничения тока короткого замыкания и защиты диодного моста.
Вместо лампы можно использовать другую нагрузку. Чем больше нагрузка (Вт), тем быстрее зарядятся конденсаторы.
Но, помните, что ток не должен превысить возможности диодного моста и подводящих проводов.
После того, как конденсаторы зарядятся лампа Н1 погаснет, и можно подносить электрод к обрабатываемой детали.
В момент касания электрода о деталь проскочит искра, в результате чего конденсаторы разрядятся и лампа Н1 загорится.
После размыкания электрода конденсаторы вновь начнут заряжаться.
Время заряда конденсаторов в этой схеме 0,5..1,0 сек.
Постоянный ток в схеме при замкнутом электроде составляет примерно 0,45А, но в момент разряда он достигает нескольких тысяч ампер.
Поэтому провода от конденсаторов к электродам должны быть толстыми (6 ..10 мм2) и обязательно медными.
Поднося каждую секунду электрод к детали вы получите искровой генератор с частотой генерации в 1Гц.

§4 Особенности работы с искровым генератором.

Обрабатываемая деталь должна быть токопроводящая, т.е. это должен быть металл или сплав металлов.
Прочность сплавов значения не имеет.
Электрод должен быть медным или латунным.
Отверстие, получаемое в детали, будет повторять форму электрода.
Если электрод будет треугольным, то и отверстие в детали будет треугольное.
При работе электрод будет укорачиваться за счет испарения примерно с той же скоростью, с какой будет углубляться отверстие.
Скорость углубления для этой схемы составляет примерно 0,025мм за удар.
То есть, за 40 ударов глубина отверстия будет около 1мм (для диаметра отверстия 2..3мм).
При увеличении диаметра отверстия скорость углубления будет уменьшаться.
После каждого удара образовавшееся отверстие будет покрываться изнутри окислами металлов и постепенно искра начнёт уменьшаться, пока совсем не прекратиться.
Поэтому второй частью станка должна быть система удаления окислов.
Для этого необходимо подавать в отверстие керосин или масло.
Удаления окислов происходит за счет взрыва капли масла в искровой дуге.
Масло испаряется за счет высокой температуры и вступает в реакцию с кислородом, который находится в воздухе,
в результате чего в отверстии происходить щелчок (взрыв) который выбрасывает окислы металла наружу.
Я использовал баллончик с силиконовой смазкой.
Достаточно после каждого третьего щелчка брызгать в отверстие силиконовую смазку и искра не будет пропадать.
Только будьте внимательны, если налить много силикона он может загореться.
Подачу электрода нужно обязательно фиксировать направляющей, так чтобы он бил всё время в одну точку и двигался параллельно оси отверстия.

§5 Реализация станка.

Детали для искрового генератора не дефицитны, их можно купить в специализированном магазине или взять на ближайшей помойке.
Конденсаторы Вы найдете в любом выброшенном телевизоре или мониторе или в блоке питания от компьютера.
Там же найдете и диодный мост.
Напряжения указанное на конденсаторе должно быть не менее 320 В.
Емкость конденсатора может быть любой, сумма всех ёмкостей конденсаторов должна быть не менее 1000 мкФ (все конденсаторы соединяются параллельно).
Чем больше будет ёмкость, тем мощнее будет удар.
Все это надо собрать в прочном изоляционном корпусе.
Как я уже говорил для монтажа надо использовать толстые медные провода (6..10мм2), которые должны идти от конденсаторов к электродам.
Провода от конденсаторов к диодным мостам и к лампе могут быть 0,5мм2.
Лампу установить в фарфоровый патрон и прочно закрепите его на подставке, чтобы лампа не упала и не разбилась,
желательно здесь же установить автомат защиты на 2..6 А. с его помощью можно будет включать схему.
Для электродов нужно сделать надежные зажимы.
Для минусового провода большой крокодил или винтовой зажим.
На плюсовом проводе надо сделать зажим для медного электрода и штатив с направляющей для электрода.

Рис.2 Устройство станка


    Описание:
  • электрод;
  • винт зажима электрода;
  • винт зажима плюсового провода;
  • направляющая втулка;
  • фторопластовый корпус;
  • отверстие для подачи масла;
  • штатив;

Корпус 6 вытачивается из фторопласта. В качестве направляющей втулки 4 для электрода 1 использован заземляющий штырь 3-х фазной евророзетки.
Он был просверлен вдоль оси для установки в него электрода и сделано два отверстия с резьбой для закрепления электрода и провода.
По мере испарения электрода его подают вперед, ослабив винт 2.
Вся конструкция крепится на надёжный штатив, который позволяет менять высоту.
В отверстие 6 вставляется трубочка с маслом.
Направляющая втулка 4 как шприц подает масло вдоль электрода.

Рис.3 Фотография станка

Для привода электрода был использован отечественный пускатель с катушкой на 220в, шток которого имеет ход 10 мм (он определяет максимальную глубину отверстия).
Обмотка пускателя подключается параллельно лампе Н1, поэтому пока конденсаторы заряжаются (лампа горит) шток пускателя втянут.
После зарядки конденсаторов лампа гаснет, так как ток в системе перестает течь и шток отпускается.
При отпускании штока он касается детали, происходит искровой разряд, лампа Н1 загорается и шток снова втягивается. Цикл повторяется снова, с частотой примерно 1Гц.
Если надо увеличить частоту, то нужно увеличить мощность лампы Н1.
В качестве детали на фотографии использован напильник.

Рис.4 Фотографии сверла с отверстием, проделанным этим станком.

§6 Меры безопасности при работе.



    При работе со станком нужно учесть:
  • Во первых, из-за отсутствия нужного трансформатора схема искрового генератора была сделана без гальванической развязки с промышленной сетью 220в.
    Если деталь окажется, каким-то образом заземлена, то это приведет к короткому замыканию сети.
  • Во-вторых, из-за отсутствия нужного трансформатора используется опасное для жизни человека напряжение. Удар искровым разрядом в 220в 1000 мкФ будет летален.
  • В-третьих, к детали не должны быть подключены электронные приборы даже через корпус. Например, если полностью не снять электронные блоки с машины и не отсоединить аккумулятор, то можно легко вывести их из строя.
  • В-четвертых, керосин или масло подаваемые в отверстие могут легко загореться, что приведет к пожару.

Поэтому я настоятельно не рекомендую повторять эту конструкцию.


    Минимум что в ней надо теоретически изменить:
  • Поставить развязывающий трансформатор 220в/12в Р=200 ВА
  • Лампу Н1 12в 120Вт
  • Увеличит емкость батареи до 20 000 мкФ ( можно испол. конденсаторы на 35В)

Причем разработать и изготавливать конструкцию должен специалист , аттестованный на такие работы.

Как сделать электроэрозионный станок для домашней мастерской своими руками?

У некоторых домашних мастеров возникает идея изготовить электроэрозионный станок своими руками для собственной мастерской. Желание объясняется тем, что иногда приходится обрабатывать детали с высокой твердостью. Производить отжиг для понижения прочности нельзя. Возможна деформация детали и будут нарушены требования, предъявляемые к качеству обработанной поверхности или иные характеристики.

В результате искровой эрозии производится прожиг сквозных отверстий или нанесение маркировки. Возможна обработка поверхности сложной формы, задаваемой электродом.

Основные особенности электроэрозии

Принцип работы эрозионной установки для металлических деталей основан на удалении мельчайших частиц обрабатываемого материала искровым разрядом. В результате однократного воздействия в точке контакта остается небольшая лунка. Чем мощнее искра, тем шире и глубже образуется углубление.

Схема искрового генератора:

Электросхема устройства предусматривает использование:

  • диодного моста, он выпрямляет подаваемое переменное напряжение из сети 220 В;
  • лампа накаливания Н₁ на 100 Вт представляет активную нагрузку;
  • конденсаторы С₁, С₂, С₃ накапливают энергию для получения разового искрового разряда.

При включении схема в сеть загорается лампа Н₁, на конденсаторах С₁,…, С₃ накапливается электрический заряд. В момент полной зарядки конденсаторов прекращается течение электрического тока по цепи. Лампа Н₁ гаснет, что служит сигналом для возможности получения искры.

Электрод подводится к детали. Остается зазор, через который происходит пробой. На металле выжигается небольшая лунка.

Подобные действия происходят многократно. При каждом последующем действии электрод сильнее внедряется в металл, вырывая частицы на большей глубине.

Приведенная схема для полного заряда конденсаторов требует около 0,5…0,7 с времени. Величина тока в цепи заряда составляет примерно 0,42…0,47 А. При осуществлении контакта в зоне разряда ток возрастает до 7000…9000 А. При столь высоком значении происходит испарение 0,010…0,012 г металла (сталь).

Для высокого значения тока необходимо использовать медные провода сечением 8…10 мм². Чтобы прожечь отверстие, электрод изготавливают из толстой латунной проволоки. Чтобы запустить непрерывный процесс работы, нужно с частотой около 1 Гц подводить электрод к обрабатываемой детали.

Техническое задание на проектирование самодельного станка

Чтобы сделать самодельный электроэрозионный станок нужно изготовить ряд приспособлений, которые помогут автоматизировать производственный процесс.

  1. Нужна станина, на ней будет размещаться механизм перемещения электрода.
  2. Потребуется сам механизм, позволяющий периодически подводить и отводить электрод к обрабатываемому материалу.
  3. Для выжигания отверстий разных форм нужно иметь набор электродов. Специалисты рекомендуют использовать молибденовую проволоку.
  4. Для различных типов основного инструмента потребуется менять мощность устройства и силу тока. При разных режимах работы принципиальная электрическая схема должна позволять проводить регулирование величины разряда на электроде. В ней нужно предусмотреть изменение частоты пульсации напряжения.
  5. Для охлаждения детали (перегревать закаленную сталь нельзя, происходит отпуск со снижением твердости) в зону работы нужно осуществлять подачу охлаждающей жидкости. Чаще используют обычную воду или растворы солей. Вода попутно вымывает шлам (разрушенные частицы металла).

Разработка горизонтального электроэрозионного станка

Схема установки включает основные узлы и детали:

  • 1 – электрод;
  • 2 – винт фиксации электрода в направляющей втулке;
  • 3 – клемма для фиксации положительного провода от преобразователя напряжения;
  • 4 – направляющая втулка;
  • 5 – корпус из фторопласта;
  • 6 – отверстие для подачи смазки;
  • 7 – станина.

Установка небольшого размера, которую можно установить на столе. В корпусе 5 направляющая втулка 4 может перемещаться в обе стороны. Для ее привода нужен специальный механизм или приспособление.

К втулке 4 крепится электрод 1, плюсовой провод также присоединен с помощью клеммы 3. Остается только собрать предложенную схему в реальную установку в домашних условиях. В ней использована самая простейшая оснастка.

Краткое описание самодельной установки

В корпусе 2 установлен электрод 1. Его возвратно-поступательное перемещение производится электромагнитом из катушки 7. К направляющей втулке подведена клемма 3 (подается положительный потенциал).

На рабочем столе 4 крепится деталь, которую нужно обработать. На столе имеется клемма 5, к ней подключается отрицательный проводник. По трубке 6 внутрь корпуса подается смазка.

Включив преобразователь, на токонесущих проводах будет получено рабочее напряжение. Дополнительно подается напряжение на индукционную катушку 7. Она создает вибрацию электрода 1, направляя его движение вправо и влево. Электрод 1 касается обрабатываемой детали. В зоне контакта возникает ток величиной 7000…9000 А.

При каждом движении инструмента в сторону детали выжигается небольшое количество металла. В течение 10…12 минут работы электроэрозионного станка в детали будет получено сквозное отверстие. Получено отверстие в хвостовике сверла. Обычным способом просверлить подобное отверстие довольно сложно.

Как усовершенствовать станок?

Изготовленный простейший станок представляет собой действующую модель. Его назначение – образование отверстий в закаленных деталях.

В дальнейшем нужно рассмотреть вариант с вертикальным расположением электрода. Тогда под него можно установить ванну. Процесс будет происходить без возможных неисправностей, связанных с наличием неубираемого шлама из рабочей зоны.

Нужно также рассмотреть дополнительные механизмы для плавной подачи инструмента. Возможно, потребуется осуществлять не только осевое перемещение, а также движение электрода в горизонтальной плоскости, чтобы проводить трехмерную обработку поверхности.

Любой простейший станок дает мысли к тому, как его в дальнейшем усовершенствовать и создать более удобный агрегат. Главное, сделать первый шаг и попробовать изготовить первый образец.

Видео: самодельный электроискровой станок.

Пневматика для всех

Меню навигации

Пользовательские ссылки

Объявление

Информация о пользователе

Вы здесь » Пневматика для всех » Станочный парк » Электроэрозионный станок своими руками.

Электроэрозионный станок своими руками.

Сообщений 1 страница 1 из 1

Поделиться16 Сен 2013 11:26:14

  • Автор: Мастер
  • Администратор
  • Откуда: Новомосковск Р.Ф.
  • Зарегистрирован: 11 Сен 2012
  • Сообщений: 4225
  • Уважение: +68
  • Позитив: +178
  • Последний визит:
    Сегодня 18:54:41

Электроэрозионный станок своими руками.

Автор: Яшкардин Владимир

Предисловие автора.

Данная статья написана исключительно для описания электроэрозионного метода обработки металлов. Описание конструкции в целом и любой его части не может быть пособием по созданию электроэрозионного станка. Электрическая схема и устройства станка нарушает все правила электробезопасности и представляет реальную угрозу вашей жизни, электросети и оборудованию. Автор не несет никакой ответственности за ущерб нанесенный Вашему здоровью и имуществу если Вы попытаетесь реализовать описанную здесь конструкцию. Любая часть этой статьи не может быть напечатана или передаваться кому- бы то ни было без этого предупреждения. Автор сделал этот станок для одной конкретной задачи при ограничении времени и деталей. После решения этой задачи станок был разобран, так как он абсолютно не безопасен.

§1 Вступление.

Создать этот станок меня заставила проблема с удалением обломанной высокоуглеродистой биты в картере заднего моста моей машины. Отвинчивая крышку редуктора заднего моста, я оборвал головку болта М8. В отсутствии экстрактора попытался использовать углеродистую биту в виде звездочки, которую забил в отверстие просверленное в остатке болта. При попытки открутить остатки болта бита обломилась. Высверлить обломок биты твердосплавными сверлами не удавалось. Пришлось подумать, как это сделать, не снимая моста.

§2 Электроэрозия.

Принцип электроэрозионной обработки металлов основан на испарении металла искровым разрядом. Если Вы видели короткое замыкание конденсатора на металлической пластине, то помните, что в месте разряда остаётся лунка. Металл в этом месте испаряется от высокой температуры искрового разряда. Электроэрозионные станки более 50 лет применяются в промышленности для обработки высокопрочных сплавов.

§3 Искровой генератор.

Главное в станке это искровой генератор, а точнее конденсатор (накопитель энергии). Нам необходимо накопить электрическую энергию за длительный интервал времени, а потом выбросить всю накопленную энергию за очень короткий промежуток времени. По аналогичному принципу работают лазеры, чем короче будет промежуток времени выброса энергии, тем выше будет плотность тока в искровом канале, следовательно — будет выше температура.

Рис1.Принципиальная схема искрового генератора.

Работа искрового генератора:
С помощью диодного моста выпрямляем промышленное напряжение 220 в. Лампа Н1 служит для ограничения тока короткого замыкания и защиты диодного моста. Вместо лампы можно использовать другую нагрузку. Чем больше нагрузка (Вт), тем быстрее зарядятся конденсаторы. Но, помните, что ток не должен превысить возможности диодного моста и подводящих проводов. После того, как конденсаторы зарядятся лампа Н1 погаснет, и можно подносить электрод к обрабатываемой детали. В момент касания электрода о деталь проскочит искра, в результате чего конденсаторы разрядятся и лампа Н1 загорится. После размыкания электрода конденсаторы вновь начнут заряжаться. Время заряда конденсаторов в этой схеме 0,5..1,0 сек. Постоянный ток в схеме при замкнутом электроде составляет примерно 0,45А, но в момент разряда он достигает нескольких тысяч ампер. Поэтому провода от конденсаторов к электродам должны быть толстыми (6 ..10 мм2) и обязательно медными. Поднося каждую секунду электрод к детали вы получите искровой генератор с частотой генерации в 1Гц.

§4 Особенности работы с искровым генератором.

Обрабатываемая деталь должна быть токопроводящая, т.е. это должен быть металл или сплав металлов. Прочность сплавов значения не имеет. Электрод должен быть медным или латунным. Отверстие, получаемое в детали, будет повторять форму электрода. Если электрод будет треугольным, то и отверстие в детали будет треугольное. При работе электрод будет укорачиваться за счет испарения примерно с той же скоростью, с какой будет углубляться отверстие. Скорость углубления для этой схемы составляет примерно 0,025мм за удар. То есть за 40 ударов глубина отверстия будет около 1мм (для диаметра отверстия 2..3мм). При увеличении диаметра отверстия скорость углубления будет уменьшаться. После каждого удара образовавшееся отверстие будет покрываться изнутри окислами металлов и постепенно искра начнёт уменьшаться, пока совсем не прекратиться. Поэтому второй частью станка должна быть система удаления окислов. Для этого необходимо подавать в отверстие керосин или масло. Удаления окислов происходит за счет взрыва капли масла в искровой дуге. Масло испаряется за счет высокой температуры и вступает в реакцию с кислородом, который находится в воздухе, в результате чего в отверстии происходить щелчок (взрыв) который выбрасывает окислы металла наружу. Я использовал баллончик с силиконовой смазкой. Достаточно после каждого третьего щелчка брызгать в отверстие силиконовую смазку и искра не будет пропадать. Только будьте внимательны, если налить много силикона он может загореться. Подачу электрода нужно обязательно фиксировать направляющей, так чтобы он бил всё время в одну точку и двигался параллельно оси отверстия.

§5 Реализация станка.

Детали для искрового генератора не дефицитны, их можно купить в специализированном магазине или взять на ближайшей помойке. Конденсаторы Вы найдете в любом выброшенном телевизоре или мониторе или в блоке питания от компьютера. Там же найдете и диодный мост. Напряжения указанное на конденсаторе должно быть не менее 320 В. Емкость конденсатора может быть любой, сумма всех ёмкостей конденсаторов должна быть не менее 1000 мкФ (все конденсаторы соединяются параллельно). Чем больше будет ёмкость, тем мощнее будет удар. Все это надо собрать в прочном изоляционном корпусе. Как я уже говорил для монтажа надо использовать толстые медные провода (6..10мм2), которые должны идти от конденсаторов к электродам. Провода от конденсаторов к диодным мостам и к лампе могут быть 0,5мм2. Лампу установить в фарфоровый патрон и прочно закрепите его на подставке, чтобы лампа не упала и не разбилась, желательно здесь же установить автомат защиты на 2..6 А. с его помощью можно будет включать схему. Для электродов нужно сделать надежные зажимы. Для минусового провода большой крокодил или винтовой зажим. На плюсовом проводе надо сделать зажим для медного электрода и штатив с направляющей для электрода.

Рис.2 Устройство станка

Описание:
электрод;
винт зажима электрода;
винт зажима плюсового провода;
направляющая втулка;
фторопластовый корпус;
отверстие для подачи масла;
штатив;
Корпус 6 вытачивается из фторопласта. В качестве направляющей втулки 4 для электрода 1 использован заземляющий штырь 3-х фазной евророзетки. Он был просверлен вдоль оси для установки в него электрода и сделано два отверстия с резьбой для закрепления электрода и провода. По мере испарения электрода его подают вперед, ослабив винт 2. Вся конструкция крепится на надёжный штатив, который позволяет менять высоту. В отверстие 6 вставляется трубочка с маслом. Направляющая втулка 4 как шприц подает масло вдоль электрода.

Рис.3 Фотография станка

Для привода электрода был использован отечественный пускатель с катушкой на 220в, шток которого имеет ход 10 мм (он определяет максимальную глубину отверстия). Обмотка пускателя подключается параллельно лампе Н1, поэтому пока конденсаторы заряжаются (лампа горит) шток пускателя втянут. После зарядки конденсаторов лампа гаснет, так как ток в системе перестает течь и шток отпускается. При отпускании штока он касается детали, происходит искровой разряд, лампа Н1 загорается и шток снова втягивается. Цикл повторяется снова, с частотой примерно 1Гц. Если надо увеличить частоту, то нужно увеличить мощность лампы Н1. В качестве детали на фотографии использован напильник.

Рис.4 Фотографии сверла с отверстием, проделанным этим станком.


§6 Меры безопасности при работе.

При работе со станком нужно учесть:
Во первых, из-за отсутствия нужного трансформатора схема искрового генератора была сделана без гальванической развязки с промышленной сетью 220в. Если деталь окажется, каким-то образом заземлена, то это приведет к короткому замыканию сети.
Во-вторых, из-за отсутствия нужного трансформатора используется опасное для жизни человека напряжение. Удар искровым разрядом в 220в 1000 мкФ будет летален.
В-третьих, к детали не должны быть подключены электронные приборы даже через корпус. Например, если полностью не снять электронные блоки с машины и не отсоединить аккумулятор, то можно легко вывести их из строя.
В-четвертых, керосин или масло подаваемые в отверстие могут легко загореться, что приведет к пожару.
Поэтому я настоятельно не рекомендую повторять эту конструкцию.

Минимум что в ней надо теоретически изменить:
Поставить развязывающий трансформатор 220в/12в Р=200 ВА
Лампу Н1 12в 120Вт
Увеличит емкость батареи до 20 000 мкФ ( можно испол. конденсаторы на 35В)
Причем разработать и изготавливать конструкцию должен специалист , аттестованный на такие работы.

Технология электроискровой обработки металла

Промышленная обработка металлов включает в себя несколько десятков способов и методов изменения формы, объема и, даже молекулярной структуры материала. Электроискровая обработка металлов — одна из распространенных технологий работы с металлом, отличающаяся высокой точностью и производительностью. При помощи электроискровых станков можно:

  • резать металл;
  • сверлить отверстия микроскопического диаметра;
  • наращивать дефектные области деталей;
  • производить ювелирные работы с драгоценными металлами;
  • упрочнять поверхность изделий;
  • шлифовать изделия самой сложной формы;
  • извлекать застрявшие сломанные сверла и резцы.

На базе электроискрового метода обработки металлов создано немало станков промышленного назначения. Это высокоточная и дорогая техника, которую могут позволить себе купить только крупные предприятия, специализирующиеся на металлообработке.

Но иногда электроискровые станки требуются и в мастерских или цехах, где их услуги требуются время от времени. Для этого можно купить промышленное устройство с несколько ограниченными возможностями (функционал в пределах самых востребованных операций), или построить самодельный электроискровой станок. Это вполне возможно даже в домашних условиях, не говоря уже о предприятиях, в составе которых есть токарные и электромеханические цеха или участки.

Принцип работы электроискрового станка

Базируется обработка металлов электроискровым способом на свойстве электрического тока переносить вещество при пробое. При высоком напряжении и силе постоянного тока (1-60 А) анод (положительно заряженный электрод) нагревается до высокой температуры в пределах 10-15 тысяч градусов Цельсия, расплавляется, ионизируется и устремляется к катоду. Там, в силу электрических взаимодействий он осаживается.

Чтобы в процессе работы не возникала полноценная электрическая дуга, электроды сближаются только на короткие мгновения, длящиеся доли секунда. За это время возникает искра, разрушающая анод и наращивающая катод. Обрабатываемый участок подвергается нагреву и воздействию электротока на протяжении миллисекунд, при этом соседние области и лежащий ниже слой не успевают прогреться и структура их не нарушается. Проблема пограничных состояний не возникает в принципе.

Если требуется резка или сверление — катодом служит рабочий инструмент, а анодом — обрабатываемая деталь. При наращивании, укреплении поверхности или восстановлении формы детали, они меняются местами. Для этих видов обработки созданы специальные станки, каждый из которых выполняет свои операции.

Инструментом в установках электроэрозионного действия служат латунные или медно-графитные электроды, хорошо проводящие ток и недорогие в изготовлении. С их помощью можно резать и сверлить самые твердые сплавы. Чтобы металл катода не оседал на электроде и не увеличивал его размера, процесс происходит в жидкой среде — жидкость охлаждает капли расплава, и он не может осесть на электроде, даже если и достигает его. Вязкость жидкости определяет скорость движения материальных частиц, и они не успевают за током. Металл оседает в ванне в виде осадка и не мешает дальнейшему прохождению тока.

При наращивании поверхности деталей или укреплении, металл с анода переносится на катод. В этом случае на вибрационной установке закрепляется положительный электрод, служащий донором металла, а деталь присоединяется к отрицательному полюсу. Вода или масло в этом процессе не используются, все происходит в воздухе.

Технологические показатели

Электроискровая установка, в зависимоти от режима роботы, может обеспечивать точность результата в широких пределах. Если требуется высокая производительность при относительно невысоких требованиях к состоянию поверхности (I и II класс), то используются токи 10-60 А при напряжении до 220В. В этом случае электроискровая эрозия может удалить из зоны реза или сверления металл в объеме до 300 мм 3 /мин. При более высоких показателях класса точности — VI и VII, производительность снижается до 20-30 мм 3 /мин, но и токи требуются поменьше, не более 1 А при напряжении до 40 В.

Такой широкий диапазон регулировок показывает, что электроискровая обработка металла может использоваться в различных областях, как для производства крупных серий деталей, так и для разовых работ, включая ювелирные.

Особенностью применения электроискровых установок можно считать возможность укрепления деталей различной конфигурации. На поверхность заготовки наноситься тончайший слой более прочного сплава или металла без нагрева основания на большую глубину. Это позволяет сохранить структуру металла базового изделия и значительно изменить свойства его поверхности. В некоторых случаях требуется вязкость основания и высокая твердость поверхности, или в обратном порядке. Решить эту задачу может только электроискровой станок.

Схема электроискрового станка

Обработки металлов электроискровым способом очень распространена, поэтому очень сложно рассмотреть все виды оборудования и модели конкретных установок. Они все объединены общими конструктивными элементами:

  • источником постоянного тока;
  • конденсатором;
  • вибратором;
  • переключателем режимов.

Конструкция, работающая в электроискровом режиме, может отличаться рядом характеристик, допускающих работу с тем или иным материалом, но общие принципы построения рабочей схемы одинаковы.

Батарея конденсаторов согласована с механическим движением электрода, разряд происходит в момент максимального сближения рабочих поверхностей. Релаксационные генераторы импульсов определяют максимальный заряд конденсатора при максимальной амплитуде отклонения от точки сближения. После искрового разряда конденсатор успевает зарядиться в полном объеме.

Отличие электроискровой эрозии от дуговой сварки и резки

Использование импульсного воздействия электрического тока отличается от воздействия дуги. Импульс работает в очень ограниченном пространстве, не успевая прогреть соседние участки. Даже на самых сложных в плане термического окисления сплавах инертная атмосфера не потребуется — взаимодействие происходит на площадях не более 0,05-1 мм 2 при глубине воздействия 0,05-0,3 мм. Даже в самой агрессивной атмосфере не успевают возникнуть условия для активного окисления.

Электроискровой станок своими руками

Одной из главных деталей электроискровой установки, которую можно реализовать своими руками, конечно, при соблюдении всех правил техники безопасности, приведена ниже. Следует отметить, что это только одна из многих схем, которые можно использовать в конструкции станка.

Рабочий стол станка должен быть оборудован системой удаления окислов (непрерывной подачей масла или керосина). Они снижают вероятность отложения оксидной пленки на поверхности детали и, в результате, прекращения искрообразования. Для пробоя необходим надежный электрический контакт. Как основной вариант можно использовать ванночку, заполненную жидкостью.

Электрод представляет собой латунную или медную проволочку требуемого диаметра, которая закреплена в зажиме. Зажим, в свою очередь, представляет собой деталь вертикального штока кривошипно-шатунного механизма, который приводится в движение от электродвигателя. Частота возвратно-поступательного движения электрода выбирается в зависимости от особенностей обрабатываемого материала.

Все токопроводящие детали и кабели должны быть качественно и надежно изолированы, сама установка заземлена. Посмотреть, как работают бытовые самодельные установки можно на видео:

Следует отметить, что самодельные станки никогда не сравняются по возможностям с промышленными, например серией АРТА. Для производства кустарных изделий или использования в качестве одного из видов хобби, они, может быть и пригодны, но для работы в мастерской или слесарном цехе не «дотягивают». Не говоря уже о том, что сложность электрической схемы и необходимость точного согласования кинематики и разряда конденсатора делают их очень сложными в регулировке.

Читать еще:  Пират на lm358 схема
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector