Станки для электроэрозионной обработки

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.

Электроэрозия – разрушение металлических поверхностей под воздействием на них электрических зарядов. В основу этой технологии положены работы советских учёных Н. И. Лазаренко и Б. Р. Лазаренко. Этим методом можно легко изменять размеры изделий из металла, получать в них отверстия различной формы и глубины. Отличные результаты даёт электроэрозионная обработка профильных пазов и канавок, полостей фасонного вида в деталях машин и механизмов. Особенно сильно востребовано такое оборудование для изготовления деталей из твёрдых сплавов, где обычная механическая обработка затруднена.

Станки электроэрозионного типа обладают универсальными возможностями в обработке материалов, имеющих плотную структуру поверхностей. Этот вид обработки материалов выгодно отличается от других способов изменения формы и размеров деталей, так как трудоёмкость операций благодаря электроэрозионной технологии резко снижается.

Принцип работы электроэрозионного станка показан на приведенной схеме-рисунке. Под действием импульсного электрического генератора в зазоре между электродом и поверхностью детали образуются искровые разряды или иное электрическое взаимодействие. Пространство искрового промежутка непрерывно омывается потоком охлаждающей жидкости, за счёт которой происходит удаление с обрабатываемой поверхности разрушенного металла. Под управлением блока ЧПУ процесс протекает в заданном направлении и в требуемом количестве. В качестве электрода чаще всего используется латунная проволока, которая по мере расхода подаётся в зону электроэрозионной обработки. Более современный расходный материал для электроэрозии – молибденовая проволока, расход которой на осуществление обработки одной детали ничтожен. Однако эти станки имеют и существенные ограничения по сравнению с аппаратами для механической обработки деталей. Ведь они подходят для обработки лишь токопроводящих металлов и их сплавов.

Воздействовать на металл электроэрозионным путём можно различными способами: подавая на искровой промежуток как электрические разряды, так и импульсы параметрического вида. В зависимости от требуемого результата обработки выбирается и более подходящий путь её выполнения. Очень важным элементов этого воздействия на металлические поверхности является то, что при нём можно вести обработку заготовки по различным направлениям в одно и то же время.

Среди способов электроэрозионной обработки изделий различают:

• электроимпульсный;
• электроискровой;
• электроконтактный;
• анодномеханический.

К технологическим операциям, которые выполняются электроэрозионным путём, относятся:

• структурное упрочнение;
• шлифование;
• маркировка;
• резание;
• доводка;
• копирование объёмное;
• доводка.

С помощью электрической эрозии на этих станках можно выполнять различные глухие проёмы, углубления и отверстия не геометрической конфигурации. Возможно также выполнение на поверхности отверстий резьбы любого профиля. Станки способны производить выборку металла с внутренней поверхности изделий на заданную глубину, тем самым выполнять операции, заменяющие фрезерную и токарную обработки. Технология электрической эрозии используется при обработке металлов, которые трудно поддаются классическому механическому станочному воздействию. К ним, в частности, относятся титан и его сплавы.

Чтобы выбрать, какой купить электроэрозионный станок, нужно точно определиться с задачами, которые будут ставиться пред этим оборудованием на предприятии и какие рабочие параметры станка потребуются для решения этих задач. Вполне допустимо для выполнения определённых технологических операций в цехе купить б/у станок, предварительно проверив его работоспособность. Практика показывает, что даже при большом количестве часов наработки оборудование для электроэрозионной обработки почти не подвержено износу.

Станки электроэрозионного типа

Реализуемые в производстве способы электроэрозионной обработки могут сильно отличаться в зависимости от конструкции станков, но остаётся одним и тем же сам принцип функционирования оборудования. Рассмотрим основные типы электроэрозионных станков, используемых для обработки металлических заготовок.

Проволочно-вырезной станок

Это станочное оборудование используется в целях контурной обработки изделий с высокими точностными показателями и низкой шероховатостью поверхности. Воздействие на обрабатываемую деталь происходит электродом в виде проволоки из молибдена диаметром 0,18 мм. Затраты на работу этого оборудования довольно низкие, так как сама проволока используется много раз. Традиционный электроэрозионный проволочно-вырезной станок, который не может использовать проволоку многократно, существенно проигрывает в себестоимости аналогичных рабочих операций.

Роль электролита в рабочей зоне станка играет охлаждающая жидкость, потоком которой вымываются эрозионные продукты и которая защищает обработанную поверхность детали от окисления воздухом. В качестве СОЖ используется водорастворимый концентрат специального состава.

Цена электроэрозионного копировального станка не очень высока по сравнению с аналогичными аппаратами традиционного типа, зато обслуживание его очень удобно за счёт использования блока ЧПУ. Чтобы обучить оператора основным приёмам работы на нём, потребуется не более двух дней.

С помощью этого станка можно изготавливать:

• различные пресс-формы;
• штампы;
• зубчатые колёса;
• шлицевые отверстия;
• шпоночные пазы;
• выемки сложного профиля с глубиной до 20 см.

На рисунке выше показан высокоскоростной электроэрозионный вырезной станок с ЧПУ, который относится к струйному типу и применяется для контурной обработки деталей. Станки такого вида могут использоваться и в мастерских небольшого предприятия со штучным изготовлением изделий, и на крупных предприятиях в серийном производстве. Электроэрозионный проволочный станок DK 7720 в настоящее время можно купить за 850 тыс. рублей.

Прошивной станок

Электроэрозионный копировально-прошивной станок в современном исполнении оснащён блоком ЧПУ, в который встроены функции автоматического позиционирования, орбитальность движения деталей и возможность прожигания боковых поверхностей. Также станок оснащён функциями автоматического поиска кромки и поиска центральной точки зоны обработки. Наряду с этим в программах блока ЧПУ заложено определение глубины полости и автоматический выход инструментальной головки в нулевую точку.

Электроэрозионный прошивной станок предназначен для обработки как внутренних, так и наружных сферических элементов, работая по 3-мерной линейной траектории. Наряду с возможной обработкой поверхности по 2-х мерной дуге он может производить электроэрозионный прожиг, используя для обработки исходную матрицу изделия в качестве оригинала для копирования.

В настоящее время цена электроэрозионного станка этого типа колеблется около 1 млн. 800 тыс. рублей.

Станок электроэрозионный для резки металлов

Электроэрозионная резка проволокой применяется тогда, когда выполнить требуемый рез металлической детали или заготовки с помощью классической традиционной обработки невозможно, когда перед прочностью заготовки бессильны и фреза, и резец токарного станка. Механическая резка не выгодна или даже невозможна, когда требуется получение внутри или снаружи детали острых углов со сверхмалыми радиусами закруглений. Эта ситуация возникает при обработки деталей, подвергшихся закалке или твёрдосплавных металлических соединений. Иногда ещё к электроэрозионной резке металла прибегают, если из-за глубины или сложной структуры полости это выполнить механической простой операцией на фрезерном станке невозможно. Проволочно-вырезные станки дополняют набор операций при изготовлении сложных деталей современного машиностроения.

Электроэрозионная резка представляет собой интенсивную электроэрозию металла в нужном сечении детали. Высокочастотные импульсы, вырабатываемые генератором, поддаются на электрод, который представляет собой проволоку из молибдена. При работе генератора сама деталь перемещается в нужную сторону с помощью электрического привода направляющих станочной плиты. Выжигание металла происходит электрическими искрами, а затем разрушенный слой смывается охлаждающей жидкостью специального состава, непрерывно подаваемой в зону резки. Перемещение проволоки для электроэрозионных станков всегда происходит в направлении, перпендикулярном оси барабана смотки.

Можно выделить те технологические операции, где работа элктроэрозионных режущих станков выгодно отличается от механической обработки металлов:

• обработка сверхтвёрдых металлов и сплавов;
• выполнение вырезов в заготовках с угловыми острыми кромками, имеющими сверхмалые радиусы закруглений;
• обработка цилиндрических и фасонных поверхностей большой глубины;
• обработка поверхностей с очень высокой точностью.

Чтобы запрограммировать обработку детали электроэрозионным станком, нужно иметь техническое задание и макет самого изделия. Формат представляемых данных может быть любой, перевод его в команды блока ЧПУ осуществляется оператором станка или программистом.

При электроэрозионной резке нет нужды использовать инструменты, более твёрдые чем материал обрабатываемой детали. Для резки твёрдосплавных соединений используется проволока из цветных сплавов, которую получают обычным способом. Оборудование при резке также не отличается высокой сложностью, как и сами технологические приёмы работы с ним. Скорость рабочего процесса не зависит от твёрдости и прочности обрабатываемого материала. При резке не требуется каких-либо усилий механического типа, благодаря чему качество обработки получается очень высокое. Количество же всевозможных операций и переходов на одну обработку сводится к минимуму даже при очень сложной форме детали. Различные по техническим характеристикам станки для резки имеют разную производительность рабочего процесса, но все они могут выполнять схожие операции, лишь за разное время.

Рекомендуем эти статьи:

Модели современных станков

Современный станок электроэрозионной обработки металлов состоит из следующих узлов:

• электродвигатели, действующие независимо друг от друга;
• устройство подачи проволоки в зону эрозии;
• рабочую ванну с охлаждающей жидкостью;
• рабочий стол для расположения заготовки в процессе обработки;
• блок управления станком.

Производителями станков этого типа являются как азиатские, так и европейские государства. Имея одно и то же назначение, станки разных производителей сильно отличаются по своей функциональности и цене. Если китайское и южнокорейское оборудование стоит значительно дешевле европейского, то последнее выполняется производителями на более высоком уровне с большей степенью автоматизации рабочих процессов.

Российскими производителями выпускается прецизионное оборудование АРТА для электроэрозионной обработки металлов.

Научно-промышленная корпорация "Дельта-Тест" сегодня является лидером в России по изготовлению оборудования этого типа. Изготавливая новые станки, предприятие занимается и модернизацией оборудования более ранних сроков производства.

Sodick

На рынке современного оборудования хорошо известна компания Sodick, производящая проволочно-вырезные электроэрозионные станки.

Обладая высокими технологическими параметрами, оборудование этой компании применяется для обработки тугоплавких металлов и монокристаллов. С помощью этих станков изготавливаются перфорированные плиты и трубы, рабочие элементы копировальных станков, штампы с профилями трёх координатного измерения, металлокерамические штампы. Специалистам на таком оборудовании без особого труда удаётся изготавливать кулачки и их прототипы, электроды-инструменты для станков копировально-прошивочной группы.

Mitsubishi

Проволочно-вырезной станок Mitsubishi MV1200S при стоимости около 7 млн. рублей позволяет выполнять сложнейшие операции по электроэрозионной обработке деталей любой формы, выполненных из самых различным токопроводящих материалов.

При интенсивном использовании этого станочного оборудования в современном производстве затраты на его покупку окупаются в короткие сроки.

Оборудование для электроэрозионной обработки Agie изготавливается в Швейцарии и с успехом конкурирует с другими моделями этой станочной группы.

При малых габаритных размерах на станке Agie можно в автоматическом режиме выполнять сложнейшие работы по обработке твёрдосплавных изделий самого широкого назначения.

Как видно из статьи, оборудования для электроэрозионной обработки деталей на современном рынке предостаточно. Его изготавливают почти все ведущие промышленные страны мира под различными брэндами и по разной цене. Выбрать же из этого предложения именно то, что нужно нашему отечественному производителю, не просто. Однако, соизмерив свои финансовые возможности и проведя предметные переговоры с менеджерами компаний, представленных на интернет-сайтах этой тематики, можно сделать правильные выводы, а затем сделать и саму покупку.

Для получения элементов со сложным профилем из труднообрабатываемых металлов используется электроэрозионный станок. Его работа основана на воздействии разрядов электрического тока, которые создают в зоне обработки высокую температуру, из-за чего металл испаряется. Такой эффект именуется электрической эрозией. Промышленность уже больше 50 лет использует станки, работающие по этому принципу.

Виды оборудования и методы обработки

Описать работу электроэрозионного станка можно так: взять заряженный конденсатор и поднести его электродами к металлической пластине. Во время короткого замыкания происходит разряд конденсатора. Яркая вспышка сопровождается выходом энергии (высокой температуры). В месте замыкания образуется углубление вследствие испарения некоторого количества металла от высокой температуры.

На технологическом оборудовании реализованы различные виды получения электрических разрядов. Среди основных схем выделяются:

• электроискровая;
• электроконтактная;
• электроимпульсная;
• анодно-механическая.

Реализуя одну из схем на практике, изготавливают станки. На принципе электрической эрозии были выпущены следующие станки в разных модификациях:

Для получения точных размеров и автоматизации процесса оборудование комплектуется числовым программным управлением (ЧПУ).

Электроискровой станок работает за счет искрового генератора. Генератор — это накопитель энергии, который дает электрический импульс. Для постоянной подачи импульсов организуется конденсаторная батарея.

Чтобы организовать электрическую цепь, катод подключают к исполнительному инструменту, а анод — к обрабатываемой детали. Постоянное расстояние между электродом и деталью гарантирует однородность протекания процесса. При вертикальном опускании электрода на деталь происходит прошивка металла и образование отверстия, форма которого задается формой электрода. Так работает электроэрозионный прошивной станок.

Для изготовления деталей из твердосплавных и труднообрабатываемых деталей используется электроэрозионный проволочный станок. В качестве электрода в нем выступает тонкая проволока. При испарении металла на поверхности обрабатываемой детали образуются окислы, обладающие высокой температурой плавления. Для защиты от них процесс проводят в жидкой среде или масле. Во время искрообразования жидкость начинает гореть, забирая кислород и другие газы из рабочей зоны.

Станки такого типа иногда бывают единственно возможным способом изготовления конструкционного элемента. Но покупка оборудования для электроэрозионной обработки для выполнения нечастых работ — разорительное занятие. Поэтому если возникла необходимость, то можно изготовить электроэрозионный станок своими руками.

Особенности самодельного устройства

Перед тем как приступить к изготовлению самодельного электроэрозионного станка, необходимо разобраться в его устройстве. К основным конструкционным элементам относятся:

1. Стол для закрепления заготовки.
2. Ванна.
3. Исполнительный орган (электрод, клеммник для подключения провода, втулка, направляющая, диэлектрический корпус, штатив).
4. Генератор.
5. Каретка.
6. Станковое основание.
7. Штурвал для подачи инструмента.
8. Кронштейн.
9. Пластина вибрационная.
10. Направляющая для стержня.
11. Подставка.
12. Оснастка.

Изготовление искрового генеротора

Для изготовления искрового генератора детали можно найти везде (в старых телевизорах, мониторах блоков питания и т. д. ). Принцип его работы таков:

1. Диодный мост переменный ток преобразует в постоянный. Напряжение домашней сети составляет 220 В (можно использовать и 380 В).
2. Лампа накаливания, входящая в схему, предназначена для ограничения тока во время короткого замыкания. Тем самым она защищает диодный мост от пробоя. Также она сигнализирует о зарядке конденсатора. Лампа берется соответствующего напряжения и мощностью не менее 120 Вт.
3. Конденсатор должен быть рассчитан на подаваемое напряжение. Самым оптимальным будет напряжение в 400 В. Емкость у конденсатора должна быть не менее 1000 мкФ. Чтобы произвести прожиг на домашнем станке, достаточно 20 000 мкФ.
4. После полной зарядки конденсатора лампа тухнет. Затем происходит его разрядка через электрод. Цепь разрывается.
5. Повторяется цикл зарядки. Его скорость напрямую зависит от емкости конденсатора. При минимальных значениях на зарядку уходит чуть меньше одной секунды.
6. Для защиты от перегрузки конструкцию оснащают автоматом 2−6 А.

Меры безопасности при работе

Так как организованная электроэрозия своими руками сопряжена с возможностью поражения электрическим током, к технике безопасности необходимо подойти со всей ответственностью. Обрабатываемая деталь не должна быть заземлена. В противном случае произойдет ЧП — короткое замыкание в питающей сети. Конденсаторы, рассчитанные на 400 В, могут привести к летальному исходу при их емкости всего в 1000 мкФ.

Подключение приборов исключает контакт с корпусом. Для подключения конденсатора к электроду требуется медный провод сечением 6−10 кв. мм. Большой объем масла, используемого для предотвращения образования окислов, может загореться и привести к пожару.