Малогабаритный электроискровой станок

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.

Если же вам необходимо изготовление деталей в промышленном масштабе, рекомендую использовать профессиональное оборудование:
Электроэрозионные станки
Супердрели для отверстий
Проволочно-вырезные станки
Копировально-прошивные станки
Назад &nbsp Главная &nbsp

Электроискровой станок

Технико-экономические показатели станка

Промышленная обработка металлов состоит из множества способов и методов изменения формы, объема и, даже молекулярной структуры материала.

Электроискровой метод – это метод в основе которого лежит процесс обработки, посредством электроэрозии металлов. Сущность этого метода заключается в воздействии коротких искровых разрядов, которые посылаются источником электрического тока и, в результате чего, металл разрушается.

При помощи электроискровых станков изготовляются сквозные и глухие отверстия любой формы, отверстия с криволинейными осями, вырезают заготовки из листа, выполняют плоское, круглое и внутреннее шлифование. Изготавливают штампы, пресс-формы, фильеры, режущий инструмент. Такие станки способны резать металл, сверлить отверстия любого 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.

Выбор технических характеристик станка

Описывающие технологические свойства станков данной модели параметры являются: точность выполнения операций, перемещения по координатам, режимы и скорость подач, режимы резания и нагрузки, наличие механизированной смены инструмента, возможность установки дополнительного оборудования, потребляемая мощность. Приводимые данные по производительности, чистоте поверхности и энергоемкости относятся к обработке различных по величине площадей на режимах, обусловливающих отсутствие участков оплавления и покрытия, т. е. при оптимальных плотностях токов.

Рассмотрим основные технологические характеристики. Например, скорость съема металла на максимальных режимах при обработке стали составляет в среднем 600 мм3/мин и близка к предельно возможной для этого способа обработки металлов. Удельный расход энергии на жестких режимах составляет 20-50 квт-ч/кг диспергированного металла. Износ инструмента по отношению к объему снятого металла достигает 25-120 и более процентов. Чистота поверхности на мягких режимах достигает 4-го класса при скорости съема 10-15 мм3/мин. Дальнейшее повышение чистоты поверхности сопровождается резким уменьшением скорости съема. Так, при получении 5-го класса чистоты поверхности, производительность электроискрового способа обработки меньше 5 мм3/мин. Удельный расход энергии на мягких режимах в десятки и сотни раз выше, чем на жестких.

При обработке твердого сплава производительность процесса на мягких режимах, примерно, в два-три раза меньше, чем при обработке стали, однако при этом получается несколько лучшая чистота поверхности. Применение более жестких режимов при обработке твердых сплавов лимитируется образованием на них трещин.

Компоновка станка

Основными узлами электроискровых станков являются: станина, механизм для установочных перемещений, рабочая ванна, насосная установка, генератор электрических импульсов и регулятор подачи. Станина является связующим звеном для основных узлов.

Механизм перемещений установки деталей и инструмента применяется, как и в металлорежущих станках.

Состав: ходовая часть, которая перемещается с помощью винтовых или шестеренных пар.

Рабочая ванна состоит из тонкой листовой стали и представляет собой цельносварную конструкцию. Клеммник крепится «на боку» рабочей ванны для того чтобы электроды присоединялись к разрядному контуру. От насосной установки подается рабочая жидкость. Размеры ванны зависят от деталей. Насосная установка представляется в виде емкости 50-60 литров.

Генератор импульсов. Для получения разрядов используется схема, которая включает в себя рабочие электроды, батарею, измерительную аппаратуру, источник постоянного тока и регулируемое сопротивление. Подробнее о нем рассмотрим ниже.

Электроэрозионный станок имеет искровой генератор, который выступает в качестве конденсатора. Принцип обработки заключается в накоплении энергии в течение длительного времени, а затем ее выброс в течение короткого промежутка времени.

Принцип работы генератора, который установлен на электроискровой станок, заключается в следующем:

Диодный мост проводит выпрямление промышленного тока напряжением 220 или 380 Вольт;

Установленная лампа ограничивает ток короткого замыкания и защиту диодного моста;

Чем выше показатель нагрузки, тем быстрее проходит зарядка электроискрового станка;

После того как зарядка закончится, лампа погаснет;

Зарядив установленный накопитель можно поднести электрод к обрабатываемой заготовке;

После того как проводится размыкание цепи, конденсатор снова начинает заряжаться;

Время зарядки установленного накопительного элемента зависит от его емкости. Как правило, временной промежуток от 0,5 до 1 секунды;

На момент разряда сила тока достигает несколько тысяч ампер;

Провод от конденсатора к электроду должен иметь большое поперечное сечение, около 10 квадратных миллиметров. При этом провод должен быть изготовлен исключительно из меди.

Привод главного движения в станке

Линейный привод – это конструкция с бесконтактной передачей усилия, прямой привод без какой-либо кинематической цепи преобразования энергии в движение и вращательного движения в линейное, без люфтов, зоны нечувствительности и неравномерных подач. Все, что происходит при отработке каждого перемещения, это:

Командный импульс => Энергия взаимодействия магнитных полей => Линейное движение

В линейных приводах отсутствует многоступенчатое преобразование энергии в движение, что вызывает возникновение люфтов и неравномерных подач. Линейные приводы электроискрового станка способны корректировать зазор 500 раз в секунду с дискретностью подач 0,1 мкм. Выходит, оптимальный зазор практически в любой момент. И в итоге получаем оптимальные режимы, стабильно максимальный съем, высокую скорость обработки и качество поверхности.

Направляющие станка

Направляющие служат для перемещения по станине подвижных узлов станка, обеспечивая правильность траектории движения заготовки или детали и для восприятия внешних сил. Во всех металлорежущих станках применяются направляющие: скольжения, качения, комбинированные, жидкостного трения, аэростатические.

Предъявляющие требования: первоначальная точность изготовления, долговечность, высокая жесткость, высокие демпфирующие свойства, малые силы трения, простота конструкции, возможность обеспечения, регулирования зазора-натяга.

В зависимости от расположения направляющие делятся также на горизонтальные, вертикальные, наклонные.

Шпиндельные узлы станка

Шпиндель выполнен в виде массивного ротора, с расположенной внутри него крепежной цангой, а в верхней точке полости, образованной двумя встречно обращенными коническими поверхностями, установлен заборник(улавливатель) рабочей жидкости. Такая конструкция шпинделя улучшает условия работы на станке.

Рис.1 – Шпиндель электроискрового станка

В скользящем подшипнике 1 расположен вращающийся посредством клиноременной передачи 2 шпиндель 3, выполненный в виде ротора, в концентрической расточке которого расположена на напряженной или тугой посадке цанга 4, для крепления по внешней поверхности обрабатываемой детали 5. Внутренняя полость ротора образована двумя встречно обращенными коническими поверхностями 6 и 7, Рабочая жидкость, подаваемая от гидронасоса по трубке 8 в отверстие обрабатываемой детали, под действием центробежных сил вращающегося шпинделя собирается на периферии внутренней полости (кармана) ротора, откуда через заборник 9 по трубке 10 поступает в фильтрующий элемент гидронасоса.

Приводы подач станка

Лишь с недавнего времени начался выпуск электроискровых станков, а именно с совершенно новыми линейными двигателями. В данном выпуске были совершены и исправлены работы над регулированием скорости и ускорении, равномерным движением, реверсом, легкостью обслуживания и др.

Линейный двигатель в данном выпуске станков имеет двигатель, содержащий всего несколько элементов: электромагнитный статор и плоский ротор, которые содержат между собой только зазор из воздуха. Также имеется еще один немаловажный элемент и это оптическая измерительная линейка с высокой дискретностью (0.1 мкм). Без этого измерительного прибора система управления не сможет распознать координаты.

Но также ближе рассмотрим статор и ротор. Оба выполнены в виде плоских и легко снимаемых блоков. Но крепится статор к станине или колонне станка, а ротор – к рабочему органу.

В конструкции ротор совершенно прост. Он состоит из прямоугольных сильных постоянных магнитов. А магниты на тонкой плите из специальной высокопрочной керамики, коэффициент температурного расширения которой в два раза меньше чем у гранита.

Множество проблем линейного привода решились, так как стали использовать керамику одновременно с системой охлаждения. Соответственно «ушли» и проблемы с температурными факторами, с жесткостью конструкции, с наличием сильных магнитных полей и т.д.

Несущая система станка

Станина, колонна, каретка стола и др. являются несущей конструкцией, обычно состоящей из чугуна. Шабренные посадочные поверхности предназначены для направляющих, а также для состыковки двух конструкций между собой.

Типичные представители

В процессе подготовки данного реферата были разобраны несколько современных представителей станков электроискрового типа, оснащенных системой числового программного управления. Были представлены такие станки как, ALC 800 G и AQ 15 L . Их основные технические характеристики приведены ниже в таблицах 1 и 2.

Как правильно: электроискровая (ЭИ) обработка или электроэрозионная (ЭЭ)?​

Первооткрыватели нового метода обработки металлов супруги Лазаренко открыли именно “электроискровую обработку”!

В конце 30-х годов Борис Романович и Наталья Иоасафовна Лазаренко в в ходе исследований и экспериментов по проблеме эрозии контактов в высоковольтных выключателях открыли новый метод обработки металлов. Они назвали этот метод “электроимпульсным в электроискровой области спектра”. Сомнительный термин “электроэрозия” появился значительно позже, по рассказам ветеранов стараниями некоторых деятелей в одном московском НИИ.

Борис Романович писал: “Процесс носит название электроискровой, или, что менее точно, электроэрозионной обработки металлов”.

Ниже цитируется абзац из статьи Б.Р. Лазаренко “ ЭЛЕКТРОИСКРОВАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ”, опубликованной в 1965 г.

“В нашей стране открыт новый электрофизический процесс, при кото­ром, не прибегая к вакууму, пучком летящих электронов можно направ­ленно взрывать металл. Таким путем удается не только обрабатывать металлы с любыми физико-химическими свойствами, получать изделия с точностями, недоступными механической обработке металлов, но и осуще­ствлять многие технологические операции, не выполнимые никакими дру­гими способами. Процесс носит название электроискровой , или, что менее точно, электроэрозионной обработки металлов.” (Выделено нами.)

Полный текст статьи по ссылке: Б.Р.Лазаренко – ЭИ обработка

Создатель первого в мире электроискрового проволочно-вырезного станка Б.И. Ставицкий в своих публикациях использует лишь корректный термин “электроискровая обработка”. Если называть процессы по результату, а не по инструменту, то, скажем, сверление пришлось называть бы “дырением”. Несмотря на то, что более официальным является термин “электроэрозионный”, мы предпочитаем термин “электроискровой”.

Книга Б.И.Ставицкого “Из истории электроискровой обработки материалов” по ссылке: Boris Stavitskii History of Metal EDMing ru

Если называть технические процессы по результату, а не по использованному инструменту, то, скажем, “сверление”пришлось бы называть “дырением”. Поэтому мы предпочитаем термин “электроискровой”, несмотря на то, что более официальным является термин “электроэрозионный”.

ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ или ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫЙ

Используемые термины (включая соответствующие термины на английском и японском):

• электроискровая (ЭИ) обработка = электроэрозионная (ЭЭ) обработка = электроэрозия = EDMing (Electro Discharge Machining) = 放電加工
• электроискровая (ЭИ) проволочно-вырезная обработка = электроэрозионная (ЭЭ) проволочно-вырезная обработка = ЭИ вырезная обработка = ЭЭ вырезная обработка = ЭИ вырезка =ЭЭ вырезка = Wire-Cut EDMing = ワイヤ放電加工
• электроискровая (ЭИ) координатно-прошивная обработка = электроэрозионная (ЭЭ) координатно-прошивная обработка = ЭИ прошивка = ЭЭ прошивка = в некоторых производственных цехах электроискровую прошивную обработку называют “прожигной или прожигом” = Die-Sinking EDMing = 型ぼり放電加工

• электроискровой (ЭИ) станок = электроэрозионный (ЭЭ) станок = EDM (Electrical Discharge Machine) = 放電加工機
• линейный электроискровой (электроэрозионный) станок = электроискровой (электроэрозионный) станок с линейными сервоприводами = Linear EDM = リニアモータ放電加工機 = リニア放電加工機

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.

Электроискровой станок своими руками

Для изменения формы размеров заготовки из металла можно использовать электроэрозионный метод обработки. Он используется на протяжении многих лет в различных отраслях промышленности, характеризуется высокой точностью, но малой производительностью. Для применения данного метода обработки следует использовать специальный электроискровой станок, который можно приобрести или сделать своими руками. Самодельный вариант исполнения можно использовать в быту при мелкосерийном производстве. Его стоимость изготовления своими руками будет ниже, чем покупка промышленного варианта исполнения. Поэтому рассмотрим подробнее то, как можно сделать рассматриваемый электроискровой станок своими руками, что для этого понадобиться и в каких случаях он сможет использоваться.

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.

Основной элемент конструкции

Электроэрозионный станок имеет искровой генератор, который выступает в качестве конденсатора. Для обработки следует использовать накопительный элемент большой емкости. Принцип обработки заключается в накоплении энергии в течение длительного времени, а затем ее выброс в течение короткого промежутка времени. По этому принципу работает также устройство лазерной установки: уменьшение промежутка времени выброса энергии приводит к увеличению плотности тока, а значит существенно повышается температура.

Электрическая схема электроискровой установки

Принцип работы генератора, который установлен на электроэрозионный станок, заключается в следующем:

1. диодный мост проводит выпрямление промышленного тока напряжением 220 или 380 Вольт;
2. установленная лампа ограничивает тока короткого замыкания и защиты диодного моста;
3. чем выше показатель нагрузки, тем быстрее проходит зарядка электроискрового станка;
4. после того как зарядка закончится, лампа погаснет;
5. зарядив установленный накопитель можно поднести электрод к обрабатываемой заготовке;
6. после того как проводится размыкание цепи, конденсатор снова начинает заряжаться;
7. время зарядки установленного накопительного элемента зависит от его емкости. Как правило, временной промежуток от 0,5 до 1 секунды;
8. на момент разряда сила тока достигает несколько тысяч ампер;
9. провод от конденсатора к электроду должен иметь большое поперечное сечение, около 10 квадратных миллиметров. При этом провод должен быть изготовлен исключительно из меди.

Частота генерации при подводе электрода электроискрового станка составляет 1 Гц.

Конструкция электроискрового станка

Есть схемы, реализовать которые достаточно сложно. Рассматриваемая схема может быть реализована своими руками. Детали для устанавливаемого генератора не в дефиците, их можно приобрести в специализированном магазине. Конденсаторы также имеют большое распространение, как и диодный мост. При этом, создавая самодельный электроискровой станок, следует учесть нижеприведенные моменты:

1. на конденсаторе указываемое напряжение не должно быть менее 320 Вольт;
2. количество накопителей энергии и их емкость выбираются с учетом того, что общая емкость должна составлять 1000 мкФ. Соединение всех конденсаторов должно проводится параллельно. Стоит учитывать, что мощность самодельного варианта исполнения увеличивается в случае необходимости получения более сильного искрового удара;
3. лампу устанавливают в фарфоровый патрон. Следует защитить лампу от падения, устанавливается автомат защиты с силой токи от 2 до 6 Ампер;
4. автомат используется для включения цепи;
5. электроды должны иметь прочные зажимы;
6. для минусового провода используется винтовой зажим;
7. Плюсовой провод имеет зажим с медного электрода и штатив для направления.

Самодельный проволочный вариант исполнения имеет относительно небольшие габаритные размеры.

Самодельный электроискровой станок

Основные элементы схемы электроискрового оборудования

Схема представлена нижеприведенными элементами:

1. электрод;
2. винт зажима, используемый для фиксации плюсового провода и электрода;
3. втулка для направления;
4. корпус, изготавливаемый из фторопласта;
5. отверстие, используемое для подачи масла;
6. штатив.

Корпус, который используется для соединения всех элементов, вытачивается их фторопласта. В качестве втулки используется заземляющий штырь, в котором вдоль оси вытачивается отверстие с резьбой для крепления электрода. Все элементы конструкции крепятся на штатив, который изготавливается с возможностью изменения высоты. Также создается отверстие, через которое подается масло.

Схема электроискрового станка

Зачастую резка проводится при использовании устройства, которое питается от пускателя с катушкой, подключаемой к напряжению 220В. Шток пускателя может иметь ход 10 миллиметров. Обмотку пускателя подключают параллельно лампе. Именно поэтому на момент зарядки конденсаторов лампа горит, а после завершения этого процесса – она гаснет. После того, как шток был опущен, происходит искровой заряд.

Работа самодельного электроэрозионного станка для прожига

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.