Электроискровой станок своими руками

Технология электроискровой обработки металла

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

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

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

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

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.

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.

Технологические показатели

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

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

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.

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.

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.

Работа самодельного электроэрозионного станка для прожига

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

. Можно на тиристоре залепить разрядку, вроде такого:

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:

T-Duke писал(а):Источник цитаты

Хотя соленоид и представляет собой подобие линейного привода, но он слишком примитивен без адаптивного управления им.

Так думаю если только соленоид, то и управление с обратными связами. Как минимум в двумя: по напряжению на промежутке и по положению электрода на какой ни будь банальной оптике в виде фотодиода, светодиода и фигурной шторки. Естественно током не в тупую рулить, резисторами переменными, а ШИМ.

Коллеги посоветуйте электронную начинку для электроэрозионного станочка. То есть нужен генератор. Здесь немного обсуждалось, но думаю в этом разделе буду обсуждать механику. А тут электронику.

В общем хочу просто оценить. Реально это или нет. Идея следующая, почитал книги, там еще старые принципы, если бы нарыть схему современного источника тока, было бы неплохо. Вот что я думаю, взять обыкновенную AVRу и мощный источник тока (есть два трансформатора от старого лампового телевизора, на каждом трансформаторе две катушки по 6,3В 6А. Перемотать и получить 6,3В 24А.). Выпрямить ток. Поставить какой-то мощный IGBT, MOFSET ключ, и попробовать пилить. На микроконтроллере поставить гальваническую развязку. Написать прогу для МК, которая регулирует ширину импульсов и частоту. Что-то типа ШИМ. Если ошибаюсь – поправьте.

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.

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.

Как сделать электроискровой станок своими руками?

#1

Для тех, кто не в курсе возможностей такого агрегата, целесообразно указать, что только с его помощью можно выполнять отверстия любого диаметра на самых твердых и прочных материалах, вне зависимости от их толщины и плотности. Кроме того, электроискровой станок способен гравировать поверхности, затачивать насадки инструментов, выполнять самые тонкие просветы и щели и даже высверливать резьбовые инструменты, которые сломались и безнадежно застряли, делая дальнейшее использование устройства невозможным. Вполне естественно, что наличие такого агрегата на подсобном хозяйстве открывает совершенно новые горизонты возможностей, однако стоимость и габариты готовых электроискровых станков делают их, мягко говоря, трудно доступными. Однако, подобное положение вещей не должно заставлять мастера отказываться от своей мечты, ведь при большом желании можно попытаться изготовить такое устройство самостоятельно.

#2

На самом деле в этом нет ничего сложного, да и себестоимость самодельного электроискрового станка приятно удивит своей бюджетностью, ведь в ход можно пустить многие имеющиеся в наличии подручные средства. Однако, перед тем, как приступить к выполнению поставленной задачи, целесообразно более подробно описать устройство электроискрового станка, а самое главное, принцип его действия. Так, вся суть работы данного приспособления сводится к полному либо частичному разрушению обрабатываемой поверхности, которое происходит в результате воздействия импульсного электроразряда. Говоря проще, металл или любой другой материал попросту расплавляются от выделяемого установкой тепла, причем для усиления эффекта желательно использовать вспомогательную жидкость. Так, в идеале на потенциально контактное место наносить обычный керосин, который всегда найдется на хозяйстве.

#3

Между тем, вспомогательная жидкость способна не только омывать само место соединения вибрирующей насадки и обрабатываемой поверхности, но и смывать все продукты эрозии. Что касается электродов, то в их качестве лучше всего использовать специальные стержни из такого жесткого материала, как латунь, причем они должны иметь ту же форму и габариты, что и у выполняемого отверстия. Не должно возникнуть трудностей и с принципиальной схемой электроискрового станка, ведь при желании подробный аналог подобного рода мини-установки можно отыскать на любом интернет-ресурсе. Так, весь принцип работы готового устройства подразумевает собой следующий процесс: контактный «плюс» разрядного конденсатора подводится к обрабатываемой детали, в то время, как его же «минус» подключают к самому инструменту, после чего приводится в действие электромагнитный вибратор.

#4

В результате выделяемых искр удается блокировать сварку инструмента с обрабатываемой поверхностью, которая для обеспечения элементарных мер безопасности закрепляется в специальном зажимном устройстве, оборудованном дополнительным электрическим контактом со специальной «ванночкой». Для того, чтобы собрать силовой трансформатор своими руками, лучше всего использовать сердечник (модификация Ш-32), выполненный из обычных трансформаторных стальных листов с толщиной набора не менее 4 сантиметров. Что касается самих подмоток, то первичная должна содержать не менее тысячи витков (отвод на 650 витке), в то время как вторичная — до 200 витков. В первом случае лучше всего использовать стальные провода модификации ПЭВ/0,41, а во втором — ПЭВ/2, диаметр которых составляет целых 125 миллиметров.

#5

Не следует забывать и о таком важнейшем нюансе, как обеспечение промежуточной экранирующей обмотки, предусматриваемой между первичной и вторичной обмотками. Небольшие трудности могут возникнуть с созданием емкости конденсатора, которая должна расположить в себе сразу два приспособления по 50 Вольт каждое. Что касается реостата, то максимальное сила тока, на которую он рассчитан, составляет от трех до пяти Ампер, причем использовать следует лишь приспособление с нахромовой обмоткой.

Электрогенератор своими руками в домашних условиях: чертежи и подробности

Не всегда местные электросети способны полноценно обеспечивать электричеством дома, особенно, если это касается загородных дач и особняков. Перебои с постоянным электроснабжением или же его полное отсутствие заставляет искать альтернативные способы получения электричества.

Одним из таких является использование электрогенератора – прибора, способного преобразовывать и накапливать электричество, используя для этого самые необычные ресурсы (энергия солнца, ветра, приливов и отливов).

Его принцип работы достаточно простой, что делает возможным сделать электрогенератор своими руками. Возможно, самодельная модель не сможет конкурировать с аналогом заводской сборки, однако это отличный способ сэкономить более 10 000 рублей.

Если рассматривать самодельный электрогенератор в качестве временного альтернативного источника электроснабжения, то вполне можно обойтись и самоделкой.

Как сделать электрогенератор, что для этого потребуется, а также какие нюансы придется учитывать, узнаем далее.

Желание иметь в своем пользовании электрогенератор омрачается одной неприятностью – это высокая стоимость агрегата. Как ни крути, но самые маломощные модели имеют достаточно заоблачную стоимость – от 15 000 рублей и выше. Именно этот факт наталкивает на мысль о собственноручном создании генератора. Однако, сам процесс может быть затруднительным, если:

• нет навыка в работе с инструментом и схемами;
• нет опыта в создании подобных приборов;
• не имеется в наличии необходимых деталей и запчастей.

Если же все это и огромное желание присутствуют, то можно попробовать собрать генератор, руководствуясь указаниями по сборке и приложенной схемой.

Не секрет, что покупной электрогенератор будет обладать более расширенным перечнем возможностей и функций, в то время как самоделка способна подводить и давать сбои в самые неподходящие моменты. Поэтому, покупать или делать своими руками – вопрос сугубо индивидуальный, требующий ответственного подхода.

Как работает электрогенератор

Принцип работы электрогенератора основывается на физическом явлении электромагнитной индукции. Проводник, проходящий через искусственно созданное электромагнитное поле, создает импульс, который преобразуется в постоянный ток.

Генератор имеет двигатель, который способен вырабатывать электричество, сжигая в своих отсеках определенный вид топлива: бензин, газ или дизельное топливо.

В свою очередь топливо, попадая в камеру сжигания, в процессе горения вырабатывает газ, который вращает коленчатый вал.

Последний передает импульс ведомому валу, который уже способен предоставить определенное количество энергии на выходе.

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.

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).

Внимание! В промышленных установках, например, японская фирма по производству станков «Sodick» использует ванны из ударопрочного стекла. В них организуется поток жидкости в зону обработки, а также отвод отработавшей воды и последующая фильтрация.

Электроискровое напыление 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.

Самодельный элетроискровой станок

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

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.