Самодельный электроискровой станок. Малогабаритный электроискровой станок. Техническое задание на проектирование самодельного станка

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.

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

диодный мост проводит выпрямление промышленного тока напряжением 220 или 380 Вольт;
установленная лампа ограничивает тока короткого замыкания и защиты 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.

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:

на конденсаторе указываемое напряжение не должно быть менее 320 Вольт;
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;
лампу устанавливают в фарфоровый патрон. Следует защитить лампу от падения, устанавливается автомат защиты с силой токи от 2 до 6 Ампер;
автомат используется для включения цепи;
электроды должны иметь прочные зажимы;
для минусового провода используется винтовой зажим;
Плюсовой провод имеет зажим с медного электрода и штатив для направления.

Самодельный проволочный вариант исполнения имеет относительно небольшие габаритные размеры.

Основные элементы схемы электроискрового оборудования

Схема представлена нижеприведенными элементами:

электрод;
винт зажима, используемый для фиксации плюсового провода и электрода;
втулка для направления;
корпус, изготавливаемый из фторопласта;
отверстие, используемое для подачи масла;
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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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:

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.

Особенности самодельного устройства

Перед тем как приступить к изготовлению самодельного электроэрозионного станка, необходимо разобраться в его устройстве. К основным конструкционным элементам относятся:

Изготовление искрового генеротора

Для изготовления искрового генератора детали можно найти везде (в старых телевизорах, мониторах блоков питания и т. д.). Принцип его работы таков :

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.

Рис. 1. Электроискровой карандаш: 1 - рабочий электрод; 2 - сердечник; 3 - щечка; 4 - трубка; 5 -лента изоляционная; 6 - обмотка электромагнита; 7 - пружина; 8 - пробка; 9 - провод соединительный; 10 - зажим

ки. Возле передней (по рисунку) щечки к трубке паяют конец провода катушки (ПЭЛШО 0,5-0,6) и наматывают провод виток к витку по всей поверхности трубки в 7-8 слоев. Второй вывод катушки делают многожильным монтажным проводом (например,^ марки МГШВ) сечением не менее 1 мм", к концу которого припаивают зажим типа «крокодил». От случайных повреждений катушку защищают слоем лакоткани, поверх которой наматывают слой изоляционной ленты. После этого в трубку вставляют пружину (15-20 витков), ввинчивают пробку (винт М5), а в разрезной конец сердечника плотно вставляют электрод - стальную иглу диаметром 1 мм. При работе металлическую деталь, на которую необходимо нанести рисунок или надпись, соединяют с одним из выводов понижающей (5-10В) обмотки трансформатора, а другой вывод обмотки - с зажимом «крокодил» на выводе катушки. Смочив поверхность детали керосином, прикасаются к ней острием иглы. При этом замыкается цепь питания катушки, и возникающее магнитное поле втягивает сердечник внутрь трубки. Цепь размыкается. Затем сердечник под действием пружины возвращается в исходное состояние, и игла вновь касается металла. Между иглой и поверхностью обрабатываемой детали возникает искра, которая и оставляет четкий след на металле.

Малогабаритная электроискровая установка

Простая электроискровая установка позволяет легко и быстро обрабатывать небольшие детали из электропроводящих материалов любой твердости. С ее помощью можно получать сквозные отверстия также любой формы, извлекать сломавшийся резьбовой инструмент, прорезать тонкие щели, гравировать, затачивать инструмент и др. Сущность процесса электроискровой обработки заключается в разрушении материала заготовки под действием импульсного электрического разряда. Благодаря малой площади рабочей поверхности инструмента в месте разряда выделяется большое количество тепла, которое расплавляет вещество обрабатываемой детали. Процесс обработки наиболее эффективно идет в жидкости (например, в керосине), омывающей место контакта вибрирующего инструмента и детали и уносящий с собой продукты эрозии. Инструментом служат латунные стержни (электроды), повторяющие форму предполагаемого отверстия. Принципиальная электрическая схема установки изображена на рис. 3. Работает установка следующим образом. Разрядный конденсатор Ci соединен своим плюсовым вы-

Простая электроискровая установка (рис. 1) позволяет легко и быстро обрабатывать небольшие детали из электропроводящих материалов любой твердости. С ее помощью можно получать сквозные отверстия любой формы, извлекать сломавшийся резьбовой инструмент, прорезать тонкие щели, гравировать, затачивать инструмент и мн.др.

Сущность процесса электроискровой обработки заключается в разрушении материала заготовки под действием импульсного электрического разряда. Благодаря малой площади рабочей поверхности инструмента в месте разряда выделяется большое количество тепла, которое расплавляет вещество обрабатываемой детали. Процесс обработки наиболее эффективно идет в жидкости (например, в керосине), омывающей место контакта вибрирующего инструмента и детали и уносящей с собой продукты эрозии. Инструментом служат латунные стержни (электроды), повторяющие форму предполагаемого отверстия.

Рис. 1. Малогабаритная электроискровая установка:
1 — обрабатываемая деталь; 2 — инструмент; 3 — электромагнитный вибратор; 4 — зажимное устройство; 5 — ванночка.

Принципиальная электрическая схема установки изображена на рис. 2. Работает установка следующим образом. Разрядный конденсатор С1 соединен своим плюсовым выводом с обрабатываемой деталью 1. Минус его подключен к инструменту 2. Электромагнитный вибратор 3 сообщает инструменту непрерывные колебания. Этим обеспечивается постоянное искрение в месте контакта и предотвращается возможность сварки инструмента с деталью. Обрабатываемая деталь 1 закреплена в зажимном устройстве 4, которое имеет надежный электрический контакт с ванночкой 5.

Силовой трансформатор собран на сердечнике Ш32 из обычной трансформаторной стали. Толщина набора 40 мм. Первичная обмотка содержит 1100 витков провода ПЭВ 0,41 с отводом от 650-го витка. Вторичная обмотка имеет 200 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,25 мм. Между первичной и вторичной обмотками помещена экранирующая обмотка III , состоящая из одного слоя, намотанного проводом ПЭВ 0,18. Емкость разрядного конденсатора 400 мкФ (два конденсатора типа КЭ-2 200 х 50 В). Реостат R1 рассчитан на ток 3—5 А. Этот реостат намотан нихромовым проводом диаметром 0,5—0,6 мм на сопротивлении ВС-2.

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема электроискровой установки.

Диоды Д1—Д4 типа Д304, можно использовать и другие типы диодов. На выходе выпрямителя напряжение порядка 24—30 В. Можно использовать источники питания и с более низким напряжением, но с большим током, чтобы мощность, потребляемая цепью заряда, была не менее 50—60 Вт.

При работе установки происходит непрерывное искрение. Для уменьшения помех, создаваемых установкой, в цепь ее питания необходимо включить простейший фильтр радиопомех.