Что больше нравится?

Пятница, 22 Декабрь 2017 12:29

Электроэрозионные станки с ЧПУ

Автор 
Оцените материал
(4 голосов)

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

1. Технико-экономические показатели

2. Технические характеристики станка и их определяющие факторы

3. Компоновка станка

4. Привод главного движения станка

5. Шпиндельные узлы

6. Система подачи и регенерации рабочей жидкости

7. Несущая система станка

8. Типичные представители

 ВВЕДЕНИЕ

 

Электроэрозионные станки, использующие принцип электроэрозионного разрушения, позволяют получать очень качественные результаты при обработке сложно-профильных деталей из высокопрочных материалов.

Электроэрозионная (ЭЭ) обработка в настоящее время широко применяется во всех странах мира. Несмотря на то, что первый электроэрозионный станок был выпущен в СССР в 1954 г. первое место по выпуску и продаже ЭЭ станков принадлежит швейцарской компании «AGIE». Эта компания также одной из первых начала выпускать ЭЭ станки с ЧПУ (1969 г.). Ведущими мировыми производителями ЭЭ станков являются: Швейцария – «AGIE Charmilles Group»; Япония – «Fanuc», «Hitachy», «Mitsubishi»; Германия – «Dekkel», «DiterHansen»; Италия – «CDMRovella»; Индия – «Electronica»; Тайвань – «Maurgan», «JoemarsMachinery».

 

 

 

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

 

ЭЭ станки с ЧПУ, производимые в последние годы, сильно отличаются по своим технико-экономическим показателям от первых станков с ЧПУ. При проектировании новых ЭЭ станков, прежде всего, уделяется внимание двум главным направлениям: повышение продуктивности и улучшение таких параметров, как точность и шероховатость. Естественно, эти направления тесно связаны с совершенствованием систем управления станком.

Так про­граммный продукт Pilot Expert 3, не только осуществляет управление перемещением электрода-инстру­мента и устанавливает наиболее рациональный зазор, но и ре­гулирует установку частоты следования импульсов и их длительности в соответствии с текущими значениями. При ЭЭ прошивке широкое применение имеют системы представленные на рисунке 1.

 

Устройство ЧПУ 

а) следящая система; б) адаптивная линейная система

 

Рисунок 1 - Схемы ЭЭ прошивки

 

 

В задачи систем программного управле­ния ЭЭ станков входит:

- задание и управление перемещениями электрода-инструмента и дета­ли. Например, 4-координатные системы обеспечивают перемещение электрода-инструмента по декартовым координа­там X, Y, Z и поворот электрода-инструмента (координата С);

- подготовка процесса обработки;

- автоматическое программирование процесса эрозии.

В режиме диало­га оператор последовательно указывает материал заготовки, материал электрода, стратегию обработки (нормальные или сложные условия), желаемую шероховатость поверхности, вид планетарного отклонения, траекторию отвода электрода.

Прошивание может производиться с одновременным перемещением или поворотом электрода-инструмента в соответствии с командами уст­ройства ЧПУ по заданному закону. Это позволяет с помощью электрода одной простой конфигурации получать различные формы поверхностей.

 

Так как для обеспечения точности размеров при работе на ЭЭ станке главную роль играет межэлектродный зазор, то для его корректировки в станках последнего поколения используют синхронные линейные двигатели (СЛД). В классическом исполнении СЛД представляет собой подвижный якорь, перемещаемый по специальным направляющим вдоль неподвижного статора, выполненного в виде стальной пластины с закрепленными на ней магнитами (так называемая «магнитная дорога»). Это позволяют корректировать положение электрода в соответствии с ко­мандами ЧПУ 500 раз в секунду, обеспечивая быстродействие следящей системы до 36 м/мин (600 мм/с).

 

 

На качество обработки также большое влияние оказывают тепловые деформации. Прошивка и вырезка сопровождаются очень высокими температурами от 4000 до 50000 оС. В связи этим происходит нагрев и последующая деформация узлов и деталей станка. Интересным и эффективным решением этой проблемы стало использование вместо стали жаропрочной керамики. Из неё изготавливаются такие детали ЭЭ станка, как плита стола, опоры заготовки, кронштейны, детали механизма протяжки проволоки.

 

Энергетические характеристики генераторов импульсов используемые в большинстве ЭЭ станках остаются еще недостаточными, так как самая большая часть энергии, создаваемой источником питания, накапливается в индуктивности, в частности в источнике мощности, и не может быть использована для обработки. Чрезвычайно выгодно иметь возможность возвращать в источник питания по меньшей мере часть этой энергии, для чего необходим генератор управляемых импульсов. Японской компанией «Fanuc» создан генератор импульсов нового типа, который объединяет следующие преимущества: управление амплитудой тока обработки; длительности и частоты разрядов, используя вспомогательный источник зажигания и контуры возвращения энергии. Генератор дает возможность рекуперации рассеиваемой в линейном дросселе энергии. Источник тока повышенной мощности может запитывать зону обработки между электродом-инструментом высокочастотными импульсами тока управляемой величины, которые являются короткими, имеют большую амплитуду и крутые фронты. В генераторе предусмотрен промежуточный источник, включенный последовательно с электродом-инструментом и обрабатываемой деталью в контур, именуемый "возвратным", а также средства направления этой энергии из этого промежуточного источника в источник повышенной мощности. Всё это приводит к повышению производительности при прошивке почти 2 – 3 раза, а при контурной вырезке в 1,5 – 2 раза. Точность чистовой обработки повышается вплоть до 3 квалитета. Достигаемая шероховатость 0,2 – 0,5 мкм – т.е. поверхность практически зеркальная.

 

 

Повышение точности обработки ЭЭП станков достигается также некоторыми дополнительными конструкционными решениями. Например, в ЭЭП станках компании «Mitsubishi» используется механизм обдува станины и колонны. Обдув производится сжатым воздухом который предварительно фильтруется. Снижение концентрации пыли на шариковых винтах предотвращает износ и длительное время сохраняет их точность, что в свою очередь позитивно влияет на точность обработки.

 

Основные схемы обработки на ЭЭП станке с ЧПУ проиллюстрированы приведены на рисунке 2.

 

 Основные схемы обработки на ЭЭП станке с ЧПУ

Рисунок 2 - Основные схемы обработки на ЭЭП станке с ЧПУ

 

 

На рисунке 3 продемонстрированы детали очень сложной конфигурации, после обработки на ЭЭП станке с ЧПУ.

 

Детали, обработанные на ЭЭП станке с ЧПУ 

 

Рисунок 3 - Детали, обработанные на ЭЭП станке с ЧПУ

Характеристика технико-экономических показателей ЭЭП станков разного поколения представлена в таблице 1.

 

Таблица 1 - Характеристика технико-экономических показателей

 

 

 

 таблица

 

 

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНКА И

ИХ ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ФАКТОРЫ

 

Геометрические и рабочие параметры

Все электроэрозионные станки, в зависимости от массы и габаритных размеров заготовки образуют размерный ряд электроэрозионных станков. В соответствии с ГОСТ 15954-70 размерный ряд состоит из пяти типоразмеров ЭЭП станков (табл. 2).

Таблица 2 – Основные геометрические и рабочие параметры ЭЭП станков

таблица 2 

Производительность

 

На производительность ЭЭП станков влияют:

- параметры импульсов разрядного тока;

- условия подвода рабочей жидкости и характеристики ее потока;

- материал и качество электрод-инструмента;

- способ защиты проволоки от обрывов.

Точность

Точность обработки ЭЭО зависит от:

- жесткость конструкции,

- точность и повторяемость позиционирования по различным осям,

- динамические характеристики приводов;

- уровень температурных деформаций,

- стабильность параметров импульсов генератора,

- устойчивость устройства ЧПУ к помехам.

В таблице 3 указаны параметры длительности импульсов и их влияние на точность обработки.

 

Таблица 3 – Влияние длительности импульсов на точность обработки

 

 таблица 3

Шероховатость

Одной из наиболее важных характеристик обработки на ЭЭ станках является достигаемая шероховатость. Основными факторами, оказывающими влияние на шероховатость обрабатываемой поверхности, являются: энергия разряда; сила тока; материал электрода-инструмента.

Погрешности, влияющим на качество обработки, представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Погрешности, влияющие на качество обработки и их доля в суммарной погрешности

 

 Погрешности, влияющие на качество обработки  и их доля в суммарной погрешности

 

 

 

Таблица 5 – Технические характеристики ЭЭП станков

 

 Технические характеристики ЭЭП станков

 

 

 

 

 

КОМПОНОВКА СТАНКА

 

ЭЭП станки имеют более сложную комплектацию, чем металлорежущие станки. Объясняется это тем, что для работы ЭЭ обработки необходимо дополнительное оборудование, связанное с технологическим процессом операции прошивки. В обязательную комплектацию входит: транзисторный генератор; тиристорный генератор; электрошкаф. К дополнительным агрегатам можно отнести теплообменники, которые иногда используются для регулирования температуры рабочей жидкости.

 

Компоновка ЭЭП станков – вертикальная. Это связано с необходимостью удаления продуктов эрозии из зоны обработки, и вертикальная компоновка является наиболее рациональным вариантом.

 

  

В последние десятилетия компоновка не изменилась, но дизайн ЭЭП станков значительно улучшился (рис. 4).

 

 Общий вид копировально-прошивочного станка

 

Рисунок 4 – Общий вид копировально-прошивочного станка

 

ПРИВОД ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ СТАНКА

 

В ЭЭП станках главным исполнительным механизмом является привод подачи электрода-инструмента (ЭИ). Передача движения от электродвигателя к ЭИ может осуществляться различными вариантами: реечной передачей, винтовой передачей или дифференциальной передачей.

 

Электромеханический привод: ходовой винт получает вращательное движение через редуктор от электрического двигателя постоянного тока. Вращение ходового винта 1 происходит в гайке, которая закрепляется в шпинделе. Шпиндель получает возвратно-поступательное движение тем самым, выполняя подвод ЭИ, а после окончания обработки отвод ЭИ. Опорами для шпинделя служат подшипники.

Электрогидравлический привод: для того чтобы поршень двигался в режиме колебаний соленоид с обмотками включается в сеть переменного тока. Соленоид управляет движением поршневого золотника. Золотник реагирует на изменение межэлектродного пространства между ЭИ и обрабатываемой деталью, когда получает сигнал на обмотке соленоида сигнал, золотник перемещается, и поршень связанный с золотником перемещается в цилиндре.

С точки зрения быстродействия системы и стабильности подач электрогидравлический привод предпочтительнее. Кроме того, такой тип привода способен создавать достаточно большие усилия при обработке. С точки зрения точности обработки электрогидравлический привод также имеет лучший результат по сравнению с электромеханическим приводом. Объясняется это устранением люфта. Однако электрический гидропривод имеет большие размеры и вес. Стоимость этого привода довольно высокая.

 

ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ

 

В качестве шпинделя у ЭЭП станков служит прошивочная головка (рис. 5). Прошивочная головка придает ЭИ рабочие движения. Шпиндель 2 станка размещается в корпусе 8. Шпиндель приводится в движение редуктором 6 с электродвигателем. Для того чтобы шпиндель 2 начал осуществлять рабочее движение задействуется гидроцилиндр 3. Опорами для шпинделя 2 служат гидростатические направляющие 1. Стяжка 9 соединяет корпус 8 и переходную плиту 10. Стяжка 9 предохраняет шпиндель 2 от поворота. Сквозь полый шпиндель 2 проходит вал 4. После того как обработка окончена, шпиндель 2 тормозится. Для процесса торможения используется гидротормоз 5. Управление рабочими движениями шпинделя 2 осуществляется через гидропанель 7. Режимы обработки задаются программой.

 

 

 Конструкция прошивочной головки ЭЭ станка

Рисунок 5 – Конструкция прошивочной головки ЭЭ станка

 

 

СИСТЕМА ПОДАЧИ И РЕГЕНЕРАЦИИ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ

 

Электроэрозионное разрушение осуществляется в рабочей среде, которая подаётся в МЭП. Поэтому каждый ЭЭП станок оснащен системой подачи рабочей жидкости (РЖ) в МЭП (рис. 6). Так как в процессе обработки происходит загрязнение РЖ то в компоновку станка входит и система регенерации РЖ. В ЭЭП станках обычно эти две системы объединены.

 

 Система подачи и регенерации РЖ

Рисунок 6 - Система подачи и регенерации РЖ

 

РЖ из емкости 1 подается гидронасосом 2. Регулирование подачи РЖ в зону обработки осуществляется манометром 3. Поток РЖ проходит через систему фильтрации4. Поток РЖ проходит гидрораспределитель 5. При превышении требуемого давления открывается вентиль 6 и часть РЖ сбрасывается в гидроприемник 7. РЖ, имеющая требуемую скорость и давление, которые контролируются манометром и ротаметром 8, направляется либо через кран 10 в рабочую ванну 13, либо через кран 9 через полый ЭИ 11. Обрабатываемая деталь 12 находится в рабочей ванне 13. Для регенерации РЖ сливается из рабочей ванны 13 через слив 14.

 

НЕСУЩАЯ СИСТЕМА СТАНКА

 

Станина ЭЭП станков для выполнения своих функций, а именно для монтажа электрических агрегатов, должна не только придавать конструкции устойчивость, но и отличаться повышенной жесткостью. Станина ЭЭП станков выполнена в виде коробки. Наиболее ответственные части станины (каретка барабана, креплениях колонны, направляющие стола) подвергаются шабрению и полированию.

Для изготовления станины используются материалы, обладающие высокой прочностью и имеющие небольшой коэффициент теплового расширения. Изначально для изготовления станины ЭЭП станка применялся особый вид чугуна - высокопрочный. В настоящее время производительность станков резко возрастает и соответственно увеличиваются усилия при ЭЭ обработке, а это в свою очередь приводит к увеличению нагрузки и повышению термического воздействия на станину.

 

Высокопрочный чугун перестал удовлетворять производителей ЭЭП станков, и многие компании применяют для изготовления станин другие материалы. Так станки компании «EXERON» (Германия) отличаются станиной, выполненной из минерального литья, а станки компании «Maurgan» (Тайвань) имеют станину из полимербетона.

 

 

 

ТИПИЧНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ

 

Стоимость лучших образцов электроэрозионных станков и жесткая конкуренция заставляют производителей постоянно совершенствовать конструкцию, расширять технологические возможности, повышать надежность станков и удобство их управления. Рассмотрим технические характеристики ЭЭП станков последнего поколения ведущих производителей в нашей стране и за рубежом.

Таблица 6 – Техническая характеристика ЭЭП станков последнего поколения

 

Техническая характеристика ЭЭП станков последнего поколения

Дополнительная информация

  • Заказчик: Организация
  • Статус: Нет исполнителя
  • Срок сдачи проекта после оплаты аванса: 01.10.2018
  • ЦЕЛЬ ПРОЕКТА: Рассказать подробней про тему проэекта
Прочитано 2834 раз Последнее изменение Пятница, 22 Декабрь 2017 13:55

1 Комментарий

  • Комментировать Любезный М. М. Вторник, 18 Январь 2022 03:42 написал Любезный М. М.

    Процесс обработки пресс-форм с помощью электроэрозионных станков

    В настоящее время многие пресс-формы обрабатываются с помощью электроэрозионных станков. После обработки шероховатость поверхности заготовки составляет Ra≥2,5 мкм. Распределение твердости и внутреннее напряженное состояние очень плохие. В этом руководстве мы обсуждаем технологию обработки электроэррозией пресс-форм.

    Процесс обработки электроэррозией пресс-формы
    При обработке на проволочном станке плотность тока в зоне разряда достигает 10000 А/мм2, а температура достигает 10000 ℃ – 12000 ℃. Впрыснутая жидкость среды резко охлаждается, в результате чего поверхностная твердость режущей поверхности составляет всего около 20hrc, в то время как твердость внутреннего закалочного слоя составляет более 70hrc, за которым следует зона термического влияния, а затем зона исходной твердости. В частности, внутренняя часть материала находится в состоянии растягивающего напряжения из-за закалки, а термическое напряжение, возникающее при резке проволокой, также является растягивающим напряжением. Наложение двух напряжений может легко достичь предела прочности материала и привести к микротрещинам, что значительно сокращает срок службы штампа. Следовательно, обработку проволокой нельзя использовать в качестве окончательного процесса обработки пуансона и штампа.
    Даже если припуск на шлифование после обработки проволокой увеличивается, его трудно шлифовать из-за высокой твердости высокотвердого слоя (до 70hrc), а чрезмерное количество шлифования легко повредить геометрию детали. Следовательно, слой высокой твердости, полученный при резке проволокой, не может увеличить срок службы штампа, поскольку его хрупкость вызвана трещинами. Основная причина разрушения лезвия.
    Шлифовка после WEDM может удалить белый слой с низкой твердостью и слой с высокой твердостью и увеличить срок службы штампа. Поскольку термическое напряжение, возникающее во время шлифования, также является напряжением растяжения, наложение термического напряжения, возникающего при резке проволокой, несомненно усугубит повреждение штампа. Если после шлифования провести низкотемпературное старение, можно устранить влияние напряжения, можно значительно повысить ударную вязкость штампа и увеличить срок службы штампа. Поскольку большинство штампов со сложной геометрией обрабатываются проволочной резкой, для шлифования штампов сложной формы необходимо использовать дорогостоящий координатно-шлифовальный станок и оптический криволинейный шлифовальный станок. Как правило, у производителей проволочной обработки нет этих двух видов оборудования, поэтому их сложно популяризировать.
    В высокоскоростных ЭЭД рабочая жидкость является средой импульсного разряда, оказывающего большое влияние на механическую обработку. Рабочая жидкость, как правило, должна обладать определенными изоляционными свойствами, хорошими моющими свойствами, хорошими охлаждающими свойствами, не загрязнять окружающую среду и не наносить вреда человеческому организму. Также очень важна конфигурация рабочей жидкости. Если он слишком толстый или слишком легкий, это может привести к обрыву провода. Как правило, отношение концентрации воды к жидкости находится в диапазоне от 1:10 до 1:20. Когда скорость резания должна быть высокой или обрабатывается заготовка большой толщины, концентрация должна быть соответственно ниже, чтобы обработка была более стабильной и чтобы не было легко сломать проволоку. Однако концентрация рабочей жидкости не должна быть слишком низкой. В противном случае,
    Для обеспечения того, чтобы канал рабочей жидкости не был заблокирован, необходимо также должным образом контролировать поток рабочей жидкости. Как правило, когда резка завершена, режущая часть заготовки прогибается под действием рабочей жидкости, режущая часть отваливается, а электродная проволока очень легко пережимается. В это время рабочая жидкость должна поддерживать определенное давление и расход, а коррозионно-активные вещества должны своевременно удаляться, чтобы предотвратить обрыв проволоки. При резке алюминия, меди и других мягких материалов, особенно когда режущие материалы относительно толстые, для повышения эффективности обработки и качества поверхности и уменьшения обрыва проволоки можно использовать некоторые специальные охлаждающие жидкости, что также способствует защите окружающей среды.
    В высокоскоростном WEDM для эффективной обработки квалифицированных заготовок также существуют определенные требования к операторам. Оператор должен правильно понимать технические требования чертежа. Рабочая жидкость должна своевременно заменяться для поддержания определенной чистоты и обеспечения того, чтобы верхние и нижние форсунки не были заблокированы, а поток был соответствующим. Электродная проволока калибрована по вертикали и заготовка правильно закреплена. Разумно выбирайте параметры импульсного источника питания и своевременно регулируйте скорость подачи с переменной частотой, когда обработка нестабильна. Не переключайте функциональную клавишу во время обработки, чтобы избежать короткого замыкания, вызванного плохим контактом переключателя, ожогом провода электрода и обрывом провода. Когда резка будет завершена, отрезанная часть упадет под действием силы тяжести, и электродная проволока очень легко зажимается. Его можно вовремя зафиксировать с помощью магнитной адсорбции, зажима шины и других методов, позволяющих избежать обрыва проволоки.

    Инструменты для литья под давлением с проволочной обработкой
    – 6-осевой проволочный электроэрозионный станок повышает производительность при работе со сложными проектами со спиральной геометрией.
    – ROBOCUT освобождает ресурсы на других станках.

Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии