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

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.

Работа метода основана на воздействии на деталь электрическими разрядами в диэлектрической среде, вследствие чего происходит разрушение металла или изменение его физических свойств.

Применение метода ЭЭО:

При обработке деталей из металлов со сложными физико-химическими свойствами;

При изготовлении деталей сложных геометрических параметров, со сложно выполнимой механической обработкой;

При легировании поверхности для повышения показателей износоустойчивости и придания деталям требуемых качеств;

Повышение характеристик верхнего слоя металлической поверхности (упрочнение) за счет окисления материала под воздействием электрического разряда;

Маркирование изделий без вредоносного влияния, что присутствует при механическом клеймлении.

Для выполнения различных операций применяются разные виды электроэрозионной обработки. На промышленных станках устанавливаются устройства числового программного управления (ЧПУ), что значительно упрощает применение любого вида обработки.

Виды электроэрозионной обработки материала:

Электроискровой вид обработки применяется при резке твердосплавных материалов, фигурной резке и для проделывания отверстий в металлах высокой прочности. Дает высокую точность, но скорость работы невелика. Применяется в прошивных станках.

Электроконтактный способ обработки основан на местном расплавлении металла дуговыми разрядами с последующим удалением отработанного материала. Метод имеет более низкую точность, но более высокую скорость работы, чем электроискровой способ. Применяется при работе с большими деталями из чугуна, легированной стали, тугоплавких и других металлов.

Электроимпульсный метод сродни электроискровому, но применяются дуговые разряды продолжительностью до 0.01 секунды. Это дает высокую производительность при относительно хорошем качестве.

Анодно-механический метод основан на сочетании электрического и механического воздействия на металл. Рабочий инструмент – диск, а рабочая среда – жидкое стекло или сходное по характеристикам вещество. На обрабатываемую деталь и диск подают определенное напряжение, при разряде металл расплавляется, а шлам удаляется диском механически.

В промышленности применяются станки, работающие на основе метода электроэрозионной обработки металла. Они классифицируются по нескольким параметрам: принцип работы, управление, наличие ЧПУ и т.д.

Виды станков, работающих на принципе ЭЭО:

Электроэрозионный проволочный станок;

Электроэрозионный проволочно-вырезной станок;

Электроэрозионный прошивной станок.

Станок ЭЭО в связи со своей многофункциональностью в хозяйстве нужен, а порой и вовсе не заменим. Заиметь такой аппарат в своем гараже хотел бы каждый. К сожалению, купить такой станок заводской сборки очень накладно и зачастую не представляется возможным. Выход из такой ситуации есть – собрать своими руками.

Вырезной и прошивной станок

Вопреки предвзятому мнению о сложности и невыполнимости такой задачи это не так. Это вполне посильная задача для простого обывателя, хотя все не так просто. Самый простой вид станка – это вырезной станок, предназначается для обработки деталей из легированных, тугоплавких и других прочных металлов.

В электрической схеме присутствуют: источник питания, диодный мост, лампочка и набор конденсаторов, соединенных в параллельную цепь. На выход подключаются электрод и обрабатываемая деталь. Отметим еще раз, что это принципиальная схема для образного понятия принципа работы устройства. На практике схема дополнена различными элементами, позволяющими отрегулировать прошивной станок под требуемые параметры.

Общие требования к электрической схеме вырезного станка:

Учитывайте необходимую мощность станка при выборе трансформатора;

Напряжение на конденсаторе должно быть больше 320 В;

Общая емкость конденсаторов должна быть не меньше значения в 1000 мкФ;

Кабель, идущий от схемы к контактам, должен быть только медным и сечением не меньше 10 мм;

Один из примеров рабочей схемы:

Как сразу видно, схема значительно отличается от принципиальной, но в то же время не является чем-то сверхъестественным. Все детали электрической схемы можно найти в специализированных магазинах или просто в старых электронных приборах, давно пылящихся где-нибудь в гараже. Отличное решение – применить ЧПУ для управления станком, но такой способ управления стоит немало, да и подключение его на самодельный станок требует определенных навыков и знаний.

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.

Проволочный станок своими руками

Электрическая схема проволочного станка та же, что и на вырезном станке, за исключением некоторых нюансов. Рассмотрим другие отличия проволочного станка. Конструктивно проволочный станок тоже похож на вырезной, но есть отличие – это рабочий элемент станка. На проволочном станке, в отличие от вырезного, – это тонкая медная проволока на двух барабанах, и в процессе работы проволока перематывается с одного барабана на другой.

Сделано это для снижения износа рабочего инструмента. Неподвижная проволока быстро придет в негодность. Это усложняет конструкцию механизмом движения проволоки, который необходимо установить на станину для удобной обработки деталей. В то же время дает станку дополнительный функционал. При вырезании сложных элементов оптимальным вариантом будет поставить ЧПУ, но, как сказано выше, это обусловлено некоторыми сложностями.

Электроэрозионный проволочно-вырезной станок служит для аккуратного исполнения отверстий в металлах различной плотности. Движение инструмента происходит с высокой точностью и плавностью. Двигатели к нему производятся на предприятии - изготовителе станков - по уникальной технологии.

Конструкция

Электроэрозионный проволочно-вырезной станок оснащается плоскопараллельными двигателями. Для этого производители создают свои неодимовые магниты (NdFeB — неодим-железо-бор). Кроме них потребовалась и уникальная система управления K-SMS.

Классический электроэрозионный проволочно-вырезной станок способен обрабатывать только электропроводящие заготовки. Металлы прожигаются дугой на значительную глубину. На месте среза остается гладкая поверхность, часто не требующая дополнительной обработки.

Электроэрозионный проволочно-вырезной станок помогает получить сложные изделия: пресс-формы, штаммы, конические и цилиндрические поверхности, выступы и скосы. В продаже можно найти двухкоординатные сборки, применяемые для простейших операций. Более сложные изделия получаются с применением пятикоординатных машин.

Принцип работы

В процессе применения проволочно-вырезного станка латунная проволока используется наиболее часто в качестве режущего инструмента. Она выполнятся по уникальной технологии, и от её качества зависит скорость и аккуратность обработки.

Если применяется импульсов повышенной мощности, встроенный в описываемый станок, латунная проволока оснащается специальным покрытием. Ее структура имеет несколько слоев:

Основа — CuZn40 или латунь. Также может использоваться молибден, медь.
Термодиффузионный слой — концентрация цинка более 50%.
Верхний слой — чистый цинк.

За счёт такой структуры проволока обладает рядом достоинств:

Выдерживает высокие температуры.
Дуга в процессе обработки стабильна, исключается образование наплывов на месте разреза.
Снижен расход проволоки на длину разреза.

Проволочные электроэрозионные станки с ЧПУ применяются, в основном, в серийном производстве. Единичные изделия не оправдывают покупку дорогостоящего оборудования, но некоторые детали возможно получить только данным видом реза. Покрытие из цинка обеспечивает непрерывность автоматического процесса за счёт исключения осыпания латуни от высокочастотных токов.

Процесс обработки

Электроэрозионная обработка материалов основана на образовании искры за счёт пропускания тока высокой частоты через минимальный воздушный или водный зазор. Наиболее активно этот процесс происходит с участием латуни.

Существует несколько типов обработки металлов на приведенном оборудовании:

Копировально-прошивочные технологии.
Профильно-вырезные.
Прошивочные.

Чаще проволока для электроэрозионных станков крепится на подвижный узел. Заготовка же размещается на неподвижном столе. Процесс реза контролируется контроллером системы ЧПУ, управляющей одновременно несколькими осями.

Суть технологии

Электрический разряд между проволокой и заготовкой приводит к удалению части металла. Выделенные частицы выводятся в объем рабочей жидкости. Шлам (кристаллизующиеся частицы) отфильтровывается и удаляется в конце реза. Скорость обработки регулируется силой тока. Но должны быть подобраны оптимальные режимы, при которых не образуются наплывы в процессе реза.

Электроэрозия помогает изготовить изделия с очень тонкими стенками, обрабатывать мягкие металлы без механических повреждений. Данный способ резки используется для прошивки на большую глубину. Толщина проволоки минимальна, лишь этим параметром ограничен диаметр получаемых отверстий.

Дополнительной обработки не требуется, так как после реза импульсами тока не остается заусенцев. Также не требуется дорогостоящего инструмента, применяемого при классических методах фрезерования. Это становится актуально при заготовках из вязких материалов.

Параметры оборудования

ЧПУ-управление процессом расширяет возможности обработки металлов электроэрозией. Отклонения перпендикулярностей и прямолинейностей перемещения осей составляют не более 0,01 мкм.

Механическая точность заявлена производителями, и не требуется делать дополнительных регулировок. Станок полностью готов к старту автоматического цикла, достаточно лишь загрузить модель детали в стандартном коде.

Современная электроника обеспечивает точности перемещения за счёт угловых и линейных датчиков, разрешение которых равно 1,5 мкм. Точность получаемых контуров варьируется в пределах от ± 1,5 до ± 5 мкм на длине 300 мм.

Характеристики подбираются индивидуально под потребности производства. Исходя из этого формируется стоимость оборудования, ориентированная на подходящую модель.

Дополнительные опции

Покупатель станка с электроэрозией может дооснастить оборудование представленными опциями:

Контролируемое положение оси C. Чаще требуется для фрезерной обработки цилиндрических заготовок.
Револьверная головка с дополнительными степенями свободы инструмента. При помощи такой модели получают геометрически сложные детали.
Стол может иметь дополнительные оси. Такой вариант используется при обработке корпусных изделий или нескольких заготовок за один цикл.

В стандартную комплектацию включают системы очистки рабочей жидкости, позволяющие проводить фильтрацию с качеством до 3 мкм. Загрязнившиеся картриджи имеют стандартные размеры и меняются довольно быстро.

Процесс электроэрозионной обработки (ЭЭО) токопроводящих материалов основан на принципе направленного разрушения анода (заготовки), который находится в жидкой диэлектрической среде, в результате прохождения между ним и катодом (рабочим инструментом) электрического разряда большой мощности. Ввиду значительных технологических возможностей метода, он реализуется на электроэрозионных станках различного исполнения.

Структура и разновидности оборудования для ЭЭО

Типовой электроэрозионный станок включает в себя:

несколько автономно действующих друг от друга электродвигателей;
узел подачи электрода-инструмента;
ванну с рабочей средой;
стол для размещения обрабатываемой заготовки;
схему управления.

Классификация рассматриваемого оборудования производится по следующим признакам:

По технологическому предназначению. Можно выделить универсальные, специализированные и специальные станки для ЭЭО;
По принципу компоновки основных узлов. Её можно сделать горизонтальной и наклонной, но чаще используется вертикальная компоновка;
По типу стола: неподвижный или координатный;
По типу ванны – съёмная или поднимающаяся;
По степени точности – оборудование для работ обычной точности и прецизионное;
По принципу возбуждения и последующего регулирования параметров электрического разряда.

Размерный ряд видов электроэрозионного оборудования отечественного производства определяется требованиями ГОСТ 15954.

Способы получения электрического разряда в рабочих цепях станков

Размерную обработку можно производить искровым, импульсным и дуговым разрядами. В первом случае между катодом и анодом образуется искровой разряд малой скважности, но с точно заданными характеристиками межэлектродного промежутка. Такие станки компактны, отличаются высокой точностью работы и качеством поверхности после электроэрозии, удобством регулирования технологическими показателями, но одновременно имеют малую мощность, и, следовательно – производительность. Области целесообразного использования таких станков – точная разрезка труднообрабатываемых материалов (в частности, твёрдых сплавов), получение деталей со сложными контурами. Их можно также использовать для извлечения сломанного инструмента и т.п.

Повышение энергии электрического разряда достигается введением в схему генератора импульсов, который увеличивает интервал между смежными разрядами и одновременно увеличивает тепловую мощность при единичном электроэрозионном акте. Как следствие, производительность работы увеличивается, но зато снижаются точность, а поверхность обработанной детали может иметь довольно протяжённую зону термического влияния, что не всегда допустимо. Электроимпульсные станки применяются там, где требуется более значительный съём металла в единицу времени.

При необходимости обеспечить ещё более высокий съём металла (причём не только для формоизменения исходной заготовки, но и для её упрочнения) применяются электродуговые станки. Производительность такого оборудования увеличивается в несколько десятков раз, поскольку дуга, в отличие от остальных видов электрического разряда, горит непрерывно. Для управления технологическими параметрами дугового разряда он сжимается поперечным потоком среды-диэлектрика, которая постоянно, и под большим давлением прокачивается через зону горения дуги насосной установкой, предусмотренной в схеме станка. Электродуговыми станками можно изготовить крупные заготовки под валки, молотовые штампы горячей штамповки и т.д.

Применение электроэрозионных станков разных типов

Из оборудования электроискрового типа одним из наиболее точных считается копировально-прошивочный станок МА4720. Он предназначен для работы с труднообрабатываемыми заготовками сложной конфигурации, например, для твёрдосплавной штамповой оснастки, пресс-форм, кокилей. Производительность станка не превышает 70 мм 3 /мин, зато можно достичь точности в 0,03…0,04 мм, при достаточно невысокой шероховатости конечной поверхности (не выше Rz 0,32…0,4 мкм на чистовых режимах обработки). Перемещение рабочего стола производится системой ЧПУ. Размеры рабочего стола и допустимый диапазон значений межэлектродного зазора между анодом и катодом не позволяет получать на данном станке изделия с габаритными размерами более 120?180?75 мм.

Примером электроимпульсного станка является распространённая модель 4Е723, также оснащаемая ЧПУ. Более высокие показатели удельной мощности позволяют достигать производительности ЭЭО до 1200м 3 /мин, при погрешности обработки на чистовых режимах в пределах 0,25…0,1 мм. Более высокая точность достигается при ЭЭО фасонных поверхностей. Станок также используется преимущественно в инструментальном производстве, однако шероховатость поверхности заметно увеличивается – до Ra 2,5 мкм, поэтому после обработки в большинстве случаев потребуется шлифование. На станке можно выполнять ЭЭО деталей с габаритными размерами 620?380?380 мм, а также прорезание фасонных пазов.

Данные виды относятся к универсальным электроэрозионным станкам. Примером специализированного оборудования является электроэрозионный станок модели 4531, производящий профильную вырезку сложных контуров при помощи непрофилированного электрода. На станке 4531 применяется латунная проволока, которая непрерывно перематывается через межэлектродный промежуток, возбуждая разряд между катодом и анодом. При относительно невысокой производительности (не более 16…18 мм 3 /мин по стали; для твёрдого сплава производительность ещё ниже), станок 4531 в принципе позволяет обеспечить погрешность ±0,01 мм, поэтому рассматриваемое оборудование эффективно при производстве матриц вырубных штампов особо сложной конфигурации и шаблонов. Максимальные размеры вырезаемого контура составляют 100?60 мм.

Принципы оптимального выбора технологии и типоразмера станка для ЭЭО

Исходными данными являются точность контура, размеры (глубина) термически изменённой зоны, а также желаемое значение съёма в единицу времени. Для станков, работающих с непрофилированными электродами, важно наличие устройств для автоматической заправки проволоки, а для импульсных станков – генераторов, позволяющих использовать биметаллическую проволоку, которая повышает производительность ЭЭО.

Для повышения качества процесса и снижения эрозионного износа электрода-инструмента в качестве рабочих сред лучше использовать масло (наиболее употребительна смесь масла «индустриальное-20» с керосином). В принципе, для изделий с увеличенными допусками, возможно использование и воды.

Технологические возможности электроэрозионных станков значительно расширяются наличием дополнительных приспособлений (например, для получения конических поверхностей).

Для съёма металла от 20000 мм 3 /мин и выше нужно применять только электродуговые станки. Наименьшая погрешность работы такого оборудования достигается на обратной полярности при использовании графитовых электродов. Вместе с тем, сравнительно высокая шероховатость поверхности – не ниже Rz 0,8…1,6 мкм – вынуждает после ЭЭО дуговым разрядом предусматривать чистовое шлифование полученного контура. Давление прокачки рабочей среды должно быть не менее 50…60 кПа.

Проволочно-вырезные станки при помощи тока разрезает прочные металлы и сплавы – титан, графит, закаленную и легированную сталь. Помимо этого могут производить шлифовку, резку, доводку, копирование, вырезать маленькие и толстостенные детали, например инжекторные штифты или медицинские иглы. Применяется для структурного упрочнения, при котором внутри образуется плотный металлический слой, увеличивающий прочность.

Как работает?

От генератора к обрабатываемой детали и электроду подводится электрический ток. Заготовка выполняет функции положительного электрода – анода, а отрицательным катодом служит молибденовая проволока толщиной 0,18 мм.

Под действием импульсных разрядов металл режется, плавится и испаряется, формируя тонкие срезы. Пространство, в котором происходит искровое воздействие, омывают охлаждающей жидкостью, уносящей частицы разрушенного материала.

Преимущества оборудования

К преимуществам электроискровых станков относится:

Экономичность - проволока используется для нескольких сеансов резания, поэтому ее расход минимален.
Отличаются компактностью, эргономичностью и низким уровнем энергопотребления. Поэтому их можно купить для небольшой мастерской.
Использование электроэрозионных станков снижает объем отходов, образующихся при металлообработке, рабочее место оператора всегда будет чистым. Такая особенность важна в первую очередь при работе с дорогими металлами и сплавами.
Удобны модели с ЧПУ, которые могут работать после настройки до 140 часов без вмешательства оператора. Перенастройка техники занимает всего 15-20 минут.
За счет регулировки параметров электрического тока и положение проволоки, можно создавать продукцию разной формы, обрабатывая заготовку сразу по нескольким направлениям.
Полученные изделия имеют гладкую и даже зеркальную поверхность, не нуждающуюся в финишной обработке, что позволяет уменьшить время производства.
Искровое оборудование применяют в производствах изделий сложной формы, которые тяжело точить и фрезеровать.

Преимущества КМТ

КМТ предлагает купить электроэрозионные проволочно-вырезные станки от мировых брендов, положительно зарекомендовавших себя в металлообработке в странах Евросоюза, Азии и Америки. Цена ниже аналогичных европейских, южнокорейских или японских моделей.

Вся продукция соответствует стандартам ISO и TUV, предъявляемым к такой технике.

Менеджеры компании помогут организовать доставку со склада в Москве в любой регион России, установку и наладку, изготовление пробной детали, подбор комплектующих и обучение персонала. Осуществляется гарантийное и послегарантийное обслуживание.

Изготовление деталей сложной конструкции часто затруднено из-за необходимости соблюсти точность размеров готовых изделий. Чаще всего, это относится к производству ювелирной продукции, деталей для автомобилестроения, инструментов и т.д. В данном случае решить проблему позволяет использование эрозионного проволочно-вырезного станка с ЧПУ, гарантирующего высокую точность и качество обработки заготовок из любых металлических сплавов.

Технические особенности и преимущества электроэрозионного проволочно-вырезного станка

В основу работы оборудования положен принцип электроэрозионной обработки, когда воздействие на поверхность заготовки ведется не механическим, а электрическим способом. При этом эффективность работы исключительно высока, позволяя получать детали высокой точности с безупречными внешними характеристиками. Внешние дефекты, в том числе – незначительные, полностью отсутствуют, а изделие не требует дополнительной слесарной обработки и не нуждается в контроле высококвалифицированных специалистов, привлекаемых к работе на заключительных стадиях производства.

Важная особенность: к обработке на электроэрозионных проволочно-вырезных станках допускаются только заготовки из электропроводящих металлических сплавов. Это позволяет воздействовать на них методами испарения или оплавления поверхностного слоя. Электрод станка – натянутая проволока, расположенная возле закрепленной заготовки. Между проволокой и поверхностью детали проходит разряд электрического тока, и максимально высокое напряжение образует на поверхности заготовки небольшие ямки микронных размеров. С помощью воды побочные следы эрозионного воздействия удаляются, и металлическая поверхность приобретает аккуратный и привлекательный вид. А слой металла на несколько микрометров вглубь приобретает уплотненную структуру и повышенную прочность.

В настоящее время, проволочно-вырезной станок применяют в производстве штампов, шаблонов, резцов, прочих элементов. Наличие на оборудовании системы ЧПУ позволяет усовершенствовать производственный процесс и одновременно – упростить обслуживание техники. Если вы намерены только освоить новое направление деятельности с использованием проволочно-вырезного станка, обратите внимание на фирменные модели б/у. Их стоимость ниже, тогда как рабочий ресурс остается достаточно высоким, а само оборудование полностью готово к эксплуатации и не требует дополнительной наладки.

Купить электроэрозионный проволочно-вырезной станок с ЧПУ по выгодной цене в Ассоциации КАМИ

Фирменные образцы оборудования по доступной цене – именно так можно охарактеризовать предложение нашей компании. Постоянно в наличии – модельный ряд станков ведущих производителей, гарантирующих высокую производительность и качество готовой продукции. Наши специалисты готовы проконсультировать вас по вопросам заказа и эксплуатации техники, а также – предложить практическую помощь в организации ее ремонта и обслуживания. При необходимости, можно воспользоваться услугой подбора и комплектации оборудования под индивидуальные требования.

Вложить деньги