Инструкция как сделать электроэрозионный станок

Инструкция как сделать электроэрозионный станок

В направлении металлообработки широкое распространение получил метод электроэрозионной обработки (ЭЭО). Электроэрозионный метод обработки был открыт советскими учеными в 1947 году.

Электроэрозионный метод обработки

Эта технология смогла значительно облегчить процесс обработки металла, особенно это помогло при обработке металлов высокой прочности, при изготовлении деталей сложной конструкции, а также в других направлениях.

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.

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.

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.

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.

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.

Читайте также  Планировка квартиры студии 20 кв.м

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.

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:

  • вырезной;
  • проволочный;
  • прошивной.

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.

Принцип работы станка

Первичная обработка болванки и снятие основных объемов материала происходит на токарном или фрезерном станке с ЧПУ. Принцип работы электроэрозионного оборудования в том, что металл обрабатывается разрядами тока, появляющимися между заготовкой и инструментом. В качестве резца используется натянутая проволока.

Генератор выпускает ток импульсами, не изменяя свойства рабочей среды. Когда между электродами появляется напряженность выше критической, формируется плазменный канал, разрушающий поверхность заготовки. Появляется маленькая выемка. Полярность тока подбирается таким образом, чтобы деталь разрушалась сильнее.

С целью снижения износа резца создаются униполярные электроимпульсы. В зависимости от длины импульса выбирается полярность, так как при небольшой продолжительности быстрее изнашивается отрицательный электрод, при повышенной — изнашивается катод. Фактически при обработке применяются оба принципа создания униполярных электроимпульсов: на болванку подают переменно положительный заряд и отрицательный. Вода уменьшает температуру инструмента (проволоки) и уносит продукты разрушения.

Под воздействием высокочастотных импульсов эрозия проходит равномерно по длине зазора, постепенно расширяя самое узкое место. Постепенно инструмент (проволоку) или деталь продвигают в необходимом направлении, увеличивая площадь воздействия. Обработать по этому принципу можно деталь из любого материала, пропускающего электричество.

Время обработки зависит от физических свойств материала (электропроводности, теплопроводности, температуры плавления). Чем быстрее выполняется работа, тем больше шероховатостей остается на поверхности. Наилучший эффект достигается путем многопроходной обработки с понижающейся мощностью импульсов.

Самодельное оборудование

Станки самодельного типа собираются в тех ситуациях, когда высокоточная обработка металлических сплавов производится довольно часто и в сравнительно крупных объемах. Сразу стоит отметить, что это оборудование сделать непросто. Такого рода начинание оправдывает себя лишь в мастерских и в цехах для обработки металлов.

В сети сейчас можно отыскать массу подробных инструкций, которые помогут реализовать эту задумку. Станки-самоделки нередко применяются для создания надписей, гравировки, резки тонколистового металла и некоторых иных целей.