Станок для электроэрозионной обработки металлов своими руками

Электроэрозионный станок справляется с выполнением сложных технологических задач:

• выполнение углублений и отверстий сложной конфигурации, в том числе глухих проемов;
• обработка титана, инструментальных и легированных сталей, твердых сплавов и закаленной стали высочайшей твердости;
• выполнение выемок различной конфигурации на внутренних поверхностях детали;
• отверстия с резьбой в заготовках из твердых металлов;
• изготовление деталей, которое невозможно или сложно на токарных и фрезерных станках с программным управлением.

Виды обработки

Существует несколько разновидностей электроэрозионной обработки:

• комбинированная — производится одновременно с иными типами обработки;
• электроэрозионно-абразивная — материал разрушается с помощью электричества и шлифуется абразивными частицами;
• электрохимическая — металл растворяется в электролите под воздействием тока;
• анодно-механическая — металл растворяется с появлением пленки окисей, сочетается с электроэрозионным методом;
• упрочнение;

Принцип рассматриваемого метода обработки

Особенностью обработки электроискровой установкой можно назвать то, что испарение металла происходит из-за воздействия определенного заряда на поверхность заготовки. Примером подобного воздействия можно назвать замыкание конденсатора на металлической пластинке – образуется лунка определенных размеров. Электроэрозионный разряд создает высокую температуру, которая просто испаряет металл с поверхности. Стоит отметить, что станок из этой группы уже используется на протяжении последних 50 лет в различных сферах промышленности. Главным условием использования подобного электроискрового станка можно назвать то, что заготовка должна быть изготовлена из определенного металла. При этом учитывается не степень обрабатываемости, а электропроводящие свойства.

Типы станков

Проволочно-вырезные

Такие станки используют в своей работе бесконтактную технологию взаимодействия специальной проволоки и заготовки. С их помощью можно обрабатывать самые разные сплавы. Данное оборудование характеризуется высочайшей точностью обработки, которая составляет примерно 0,011−0,012 миллиметра.

Прошивные

Контактная же обработка основывается на работе точечного электрода. От него, в свою очередь, будет зависеть форма углубления, которое необходимо сделать в материале. Такие станки используются для обработки следующих материалов:

• Нержавейка;
• Инструментальные металлические сплавы;
• Сталь закаленного типа;
• Титан.

Но их в то же время можно использовать и для других сплавов, когда нужно сделать углубления или отверстия, придерживаясь максимальной точности.

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.

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.

Конструкция станка

Все элементы электрической схемы необходимо надежно закрепить в корпусе из диэлектрика, в качестве материала желательно использовать фторопласт или другой с похожими характеристиками. На панель можно вывести необходимые тумблеры, регуляторы и измерительные приборы.

На станине нужно закрепить держатель для электрода (должен быть закреплен подвижно) и обрабатываемой детали, а также ванночку для диэлектрика, в которой и будет проходить весь процесс. Как дополнение можно поставить автоматическую подачу электрода, это будет очень удобно. Процесс работы такого станка очень медленный, и для проделывания глубокого отверстия уходит много времени.

Самодельный электроэрозионный прошивной станок — хочу сделать

• Версия для печати

Самодельный электроэрозионный прошивной станок — хочу сделать

Сообщение #1 AZM.SU » 20 фев 2016, 11:58

Нужно не часто, но бывает очень печально, если метчик сломался в уже почти готовой детали, в последнем глухом отверстии. И ещё иногда хочется брусок быстрореза распилить пополам, скажем на резцы для токарного станка.
Возникла мысль по созданию электроэрозионного станка.
Генератор импульсов сделать не проблема (сделаю, обкатаю, позднее в этой теме схемы выложу).
Другое дело механическая часть, вопос покоя не даёт, как правильнее поступить с подачей и регулятором зазора:
— Приводом из шагового двигателя и винта осуществлять и подачу и регулировку зазора?
— Привод сделать на шаговом двигателе и винте, а тонкую подстройку зазора вести соленоидом?
— И привод и регулировку зазора осуществить соленоидом?

Ясное дело, что с соленоидом всё просто, можно даже без генератора импульсов обойтись, взяв простую схему из книги «Электрозионная обработка металлов»:

но это будет весьма печальный аппарат, если надо будет разрезать брусок быстрореза 25х16х110 пополам.

У кого какие мысли, наработки?

Самодельный электроэрозионный прошивной станок — хочу сделать

Сообщение #2 neon » 20 фев 2016, 12:29

если по генератору вопросов нет, то и писать не буду Хотя его параметры зависят не только от режима обработки, но и от типа станка. Кто знает, тот поймёт.

Привод. Смотря как вы собрались резать брусок, вдоль какой оси Если это прошивной станок и необходима не игрушка, а действительно обработка с заданными параметрами, то надо обратить на следующие моменты:

— максимальная глубина обработки, что определит необходимость в том или ином способе эвакуации продуктов обработки. Если глубина небольшая, как и площадь инструмента, то можно ограничится принудительной прокачкой рабочей жидкости. Если глубина большая, как и площадь инструмента, то необходима высокая динамика привода для эффективной релаксации, что влияет на производительность обработки и качество. Хотя для ваших нужд хватит обычного линейного привода на базе шагового двигателя с принудительной подачей рабочей жидкости для промывки зоны обработки;
— обратная связь, для поддержания МЭЗ на заданной величине.

по ходу ещё будут дополнения.

Самодельный электроэрозионный прошивной станок — хочу сделать

Сообщение #3 T-Duke » 20 фев 2016, 12:50

Самодельный электроэрозионный прошивной станок — хочу сделать

Сообщение #4 neon » 20 фев 2016, 13:04

Самодельный электроэрозионный прошивной станок — хочу сделать

Сообщение #5 AZM.SU » 20 фев 2016, 13:07

Про генератор писать. Мне видятся два типа генератора:
1. С трансформатором обратноходовой, он КЗ не будет бояться.
Минус: сложно регулировать одновременно и длительность импульса и напряжение импульса.
2. С накопительной ёмкостью подключаемой к рабочему промежутку.
Я выбираю вариант 2.
Можно и длительность импульса отрегулировать и напряжение (для зарядки ёмкости бустеп на 1 полевике) и длительность импульса. Полевики нынче сотни ампер через себя качают без вопросов, резать с ёмкостями под 200мкф на напряжении вольт 120 я не собираюсь, слишком грубо, ёмкость максимум 20мкф, а это значит разрядные токи около 200 ампер, значиит справятся транзисторы вроде IXFN360N15T2 . Можно на тиристоре залепить разрядку, вроде такого: P0515WC04C .
Всё это под управлением банальной ATmega8, что бы рабочий цикл контролировать заряд/разряд отмерять длительности, измерять напряжения на рабочем промежутке и если упало то отводить электрод, а поднялось так подводить. На контроллере и PID регулятор организовать, что бы можно было отстроиться от инерционности механики и заложить в алгоритм переодическое «побалтывание» электродом, что бы вымыть продукты эрозии.

А вот механика, это более тонкий момент.
Если подача шаговиком, а промежуток держать магнитом, то это значительное усложнение с сомнительными бонусами.
Если подача и удержание промежутка магнитом управляемым ШИМ-ом, то становиться всё проще, но подачу 25мм не устроить, придётся переодически подходить и руками винтик подачи подкручивать. Не весело но терпимо для хоббийных целей и редкого использования.
Наконец на шаговике всё сделать, это более профессионально, но тянет за собой тот факт, что шаговик будет постоянно болтаться удерживая промежуток, а это как минимум шумно.

Отправлено спустя 3 минуты 52 секунды:

Самодельный электроэрозионный прошивной станок — хочу сделать

Сообщение #6 T-Duke » 20 фев 2016, 13:15

Самодельный электроэрозионный прошивной станок — хочу сделать

Сообщение #7 AZM.SU » 20 фев 2016, 13:35

Самодельный электроэрозионный прошивной станок — хочу сделать

Сообщение #8 T-Duke » 20 фев 2016, 13:41

Самодельный электроэрозионный прошивной станок — хочу сделать

Сообщение #9 neon » 20 фев 2016, 13:47

1. Есть такие варианты, но всё упирается в управление. Если осилите, может быть хорошим вариантом.
2. Это только для электроискрового режима.

при таких токах электрод будет расходным материалом, поддерживать заданный профиль будет проблематично.

Вы можете ограничится релаксационным генератором, учитывая ваши нужды. Просто непонятно, то вы оперируете ёмкостью конденсатора, то собрались регулировать длительность импульсов с помощью транзистора. Не логично. Тиристором как вы собрались управлять при постоянном токе? Отключать накопительную ёмкость от зарядки и ждать пока ток упадёт до 0? Тоже непонятно. До всяких МК и ПИД ещё дойти надо.

вы собрались в аудитории на занятии проводить обработку? Если это шум, то я даже не знаю.

и зачем вам это? У вас всего одна ось и алгоритм управления достаточно простой. На практике, если это не станок, который только кофе не умеет варить, всё реализуется проще.

при этом появляется зависимость от массы электрода.

Электроэрозионные прошивные станки

• нержавеющих сталей;
• инструментальных сплавов;
• титана;
• закаленной стали.

Но работать могут со всеми видами токопроводящих материалов, когда требуется изготовление отверстий или углублений большой глубины с минимальным диаметром и точной геометрией сечения.

Одной из самых сложных операций прошивочного станка является изготовление резьбовых отверстий в тугоплавких материалах высокой прочности. В этом случае используются только станки с ЧПУ. Электрод из тонкой проволоки заводится внутрь отверстия и перемещается в продольном и поперечном направлении (по осям X,Y, с одновременным перемещением по оси Z). Получается отверстие со сложной конфигурацией стенки, резьбовой или иного профиля.

Электроконтактная обработка позволяет получать высокоточные оттиски штампов, пресс-форм или иных малогабаритных деталей. В этом случае электрод является миниатюрной копией требуемого изделия, изготовленной из меди или графита. В зависимости от полярности соединения на заготовке получаются четкие углубления или не менее четкие выступы. Такие электроэрозионные станки производятся как в стационарном, так и в настольном исполнении (например, G11 ARAMIS (Чехия)).

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.