Первый станок промышленного уровня был создан компанией CHARMILLES TECHNOLOGIES в 1952 году, а электроэрозионный станок с ЧПУ появился в 1969 году. По сравнению с традиционными способами обработки металлов — ковкой, литьем, шлифованием, фрезеровкой, электроискровой способ можно считать инновационным. Первым упоминаниям о кованых и литых изделиях несколько тысяч лет.
Электроэрозионная обработка – это такая обработка, при которой происходит изменение формы, размеров, качества поверхности заготовки, которые происходят под действием электрических разрядов, что приводит к разрушению поверхности. В процессе этой обработки, материал заготовки плавится и (или) исправляется и удаляется в жидком и (или) парообразном состоянии. Удаление обычно носит взрывной (импульсный) характер, протекая в короткий отрезок времени на небольшом участке поверхностей, в месте локализации канала разряда. Канал разряда – это заполненная плазмой цилиндрическая область малого сечения.
Плазма – нагретый до высокой температуры ионизированный газ. И результатом пробоя и образования канала разряда является разрушение металла поверхности электродов в местах локализации канала – электрическая эрозия металла. Интенсивность разрушения каждого из электродов различна и при прочих условиях зависит от полярности электродов, формы и длительности импульсов разрядного тока. Соответственно обрабатываемая заготовка подключается таким образом, чтобы интенсивность ее разрушения (обработки) всегда была выше интенсивности разрушения (износа) электрода-инструмента.
Подавая на искровой промежуток электрические разряды или импульсы, мы получаем воздействие на металл. Для более лучшего результата обработки выбирается, соответственно и более подходящий путь для её выполнения. Итак, важным элементов этого воздействия является то, что заготовка может обрабатываться по различным направлениям в одно и то же время.
Прошивной станок предназначен для обработки как внутренних, так и наружных сферических элементов, работая по 3-мерной линейной траектории. Также можно производить электроэрозионный прожиг.
Первый в мире советский электроэрозионный станок был предназначен для удаления, застрявшего в детали сломанного инструмента. С тех пор в нашей стране и за рубежом выпущено большое число разнообразных по назначению, производительности и конструкции электроэрозионных станков.
В настоящее время цена электроэрозионного станка этого типа колеблется около 1 млн. 800 тыс. рублей.
Выбор технических характеристик станка
Проанализируем, при каких «критериях» выбираются электроэрозионные станки.
1) Геометрические параметры
Для того чтобы выбрать прошивной станок, который в свою очередь создает размерный ряд, нужно для начала просмотреть массу и габаритные размеры.
2) Производительность
Влияние электроэрозионных станков на производительность:
- параметры импульсов разрядного тока;
- условия подвода рабочей жидкости и характеристики ее потока;
- материал и качество электрод-инструмента;
- способ защиты проволоки от обрывов.
3) Точность
Критерии от которых зависит точность:
— жесткость;
— точность и повторяемость позиционирования по различным осям;
— динамические характеристики приводов;
— уровень температурных деформаций;
— стабильность параметров импульсов генератора;
— устойчивость устройства ЧПУ к помехам.
4) Шероховатость
Для обработки деталей важно достигнуть определенной шероховатости. Факторы, которые влияют на шероховатость детали:
- Энергия разряда;
- Сила тока;
- Материал электрода-инструмента.
Для примера на рисунке 1 приведена таблица технических характеристик трех электроэрозионных станков.
Рис.1 — Технические характеристики ЭЭП станков
Прошивной станок для микрообработки FORM S 350
Модель прошивного станка AgieCharmilles FORM серии S
Прошивной электроэрозионный станок Form S 350
| Перемещения X,Y,Z | 350x250x300 мм |
| Рабочий стол | 700х450 мм |
| Размеры ванны | 790х530 мм |
| Вес заготовки | 500 кг |
| Уровень диэлектрика | 100-325 мм |
| Габариты | 1900x1690x2398 мм |
Подробнее…
Описание прошивного станка FORM S 350
Специальная серия электроэрозионных прошивных станков FORM S ориентирована в первую очередь на обработку микроизделий с высокой точностью и качеством. Она способна решать и стандартные задачи обладая всеми возможностями станков серии FORM P, включая подготовку к работе в автономном режиме.
Электроэрозионный координатно-прошивной станок FORM S 350 ориентирован на прецизионную обработку микроизделий.
Демонстрировать уникальную локализацию мелких элементов ему помогает генератор ISPG способный получать внутренние радиуса менее 4 мкм за счет рекордно малого межэлектродного зазора.
Жесткие требования к геометрической точности станка и двойная термостабилизация служит залогом отличных результатов даже при значительных колебаниях температуры в производственном помещении.
Поскольку электроэрозионный прошивочный станок FORM S 350 создан на базе станков FORM P, ему полностью доступен весь их богатый функционал.
Многопозиционный сменщик электродов незаменим при изготовлении сложных многоместных пресс-форм, а технология 3DS улучшит структуру обработанной поверхности, что позволит увеличить скорость съема литьевых изделий и снизить их стоимость за счет уменьшения толщины стенки.
Привод главного движения в станке
Привод подачи электрода-инструмента является самым главным исполнительным механизмом в прошивных станках. Передача движения от электродвигателя к ЭИ может осуществляться реечной передачей, винтовой передачей или дифференциальной передачей.
Рассмотрим два вида привода подач и сравним какой их них является более предпочтительным:
1) 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.
2) 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.
После просмотра принципа работы приводов, стало понятно, что с точки зрения быстродействия системы и стабильности подач электрогидравлический привод оказался предпочтительнее. С помощью такого привода можно создавать достаточно большие усилия при обработке. Но если смотреть, с другой стороны, со стороны точности обработки, то электромеханический привод уступает электрогидравлическому. Объясняется это устранением люфта. Однако электрический гидропривод имеет большие размеры и вес, да и то стоимость этого привода высокая.
Ультрапрецизионные прошивные станки FORM X
Прошивные станки FORM серии X
Прошивной электроэрозионный станок Form 1000
| Перемещения X,Y,Z | 220х160х250 мм |
| Рабочий стол | 450х200 мм |
| Размеры ванны | 590х370 мм |
| Вес заготовки | 35 кг |
| Уровень диэлектрика | 50-210 мм |
| Габариты | 2000х1540х2270 мм |
Подробнее…
Прошивной электроэрозионный станок Form X 400
| Перемещения X,Y,Z | 400х300х350 мм |
| Рабочий стол | 500х400 мм |
| Размеры ванны (ДхШ) | 790х530 мм |
| Вес заготовки | 800 кг |
| Уровень диэлектрика | 0-290 мм |
| Габариты | 1410x2460x2660 мм |
Подробнее…
Прошивной электроэрозионный станок Form X 600
| Перемещения X,Y,Z | 600х400х500 мм |
| Рабочий стол | 850×600 мм |
| Размеры ванны (ДхШ) | 1280x1040x450 мм |
| Вес заготовки | 2000 кг |
| Уровень диэлектрика | 0-390 мм |
| Габариты | 1790X2860X3110 мм |
Подробнее…
Направляющие станка
Направляющие служат для перемещения по станине подвижных узлов станка, обеспечивая правильность траектории движения заготовки или детали и для восприятия внешних сил. Во всех металлорежущих станках применяются направляющие: скольжения, качения, комбинированные, жидкостного трения, аэростатические.
Предъявляющие требования: первоначальная точность изготовления, долговечность, высокая жесткость, высокие демпфирующие свойства, малые силы трения, простота конструкции, возможность обеспечения, регулирования зазора-натяга.
В зависимости от расположения направляющие делятся также на горизонтальные, вертикальные, наклонные.
Шпиндельные узлы станка
Рис. 4 — Конструкция прошивочной головки ЭЭ станка
В качестве шпинделя у ЭЭП станков является прошивочная головка, рассмотреть ее можно на рисунке 4, который представлен выше.
- Гидростатическая направляющая;
- Шпиндель;
- Гидроцилиндр;
- Вал
- Гидротормоз
- Редуктор
- Гидропанель
- Корпус
- Стяжка
- Переходная плита
Приводы подач станка
Электроэрозионное разрушение осуществляется в рабочей среде, которая подаётся в МЭП. Поэтому каждый ЭЭП станок оснащен системой подачи рабочей жидкости, что представлено на рисунке 5. Так как в процессе обработки происходит загрязнение рабочей жидкости, то в компоновку станка входит и система регенерации рабочей жидкости. В ЭЭП станках обычно эти две системы объединены.
Рис. 5 — Система подачи и регенерации РЖ
- Емкость
- Гидроносос
- Манометр
- Система фильтрации
- Гидрораспределитель
- Вентиль
- Гидроприемник
- Ротаметр
- Кран
- Кран
- ЭИ
- Деталь
- Рабочая ванна
- Слив
Рабочая жидкость из емкости >> гидронасос. Регулирование подачи рабочей жидкости — манометром. Поток рабочей жидкости >> систему фильтрации >> гидрораспределитель. При превышении требуемого давления открывается вентиль и часть рабочей жидкости >> гидроприемник >> либо через кран 10 в рабочую ванну, либо через кран 9 через полый ЭИ. Обрабатываемая деталь находится в рабочей ванне. Для регенерации рабочая жидкость >> рабочей ванны через слив.
Несущая система станка
Станина ЭЭП станков выполнена в виде коробки, которая придает конструкции устойчивость и повышенную жесткость. Каретка барабана, крепления колонны, направляющие стола, являются ответственными частями станины, которые подвергаются шабрению и полированию.
Для того, чтобы изготовить станину нужно использовать материалы, которые будут обладать высокой прочностью и иметь небольшой коэффициент теплового расширения. Для изготовления станины ЭЭП станка применялся особый вид чугуна — высокопрочный.
Прошивные станки
Итак, если кратко пробежаться по задачам, которые выполняют прошивные станки, то отметим, что они способствуют высокопроизводительной обработке. А именно, прошивными станками можно обрабатывать глубокие и узкие полости, не используя промывку. Также, отметим и то, что станки являются высокопроизводительными, особенно, если используется режим выхаживания.
Достоинство прошивного станка состоит в том, что соблюдается высокая точность. А значит, позиционирование рабочих частей станка также является точным, как итог, электроды имеют низкое значение износа.
Такой станок способствует высокому классу шероховатости. Деталь будет отличаться высокой однородностью поверхности, даже если площадь обрабатываемой поверхности будет большая. А так как электроды имеют небольшой зазор, то производительность не теряется.
Далее, мы поговорим о копировально-прошивных станках.
Копировально-прошивной станок
Назначение этих станков — прошивка отверстий в деталях. Также, копировально-прошивным станком можно осуществлять маркировку изделий, производить объемное копирование, осуществлять доводку деталей. Что касаемо материала, который может обработать станок, так это: закаленная сталь, высокопрочные электропроводные композитные сплавы, титан, графиты и так далее. Также, станки используются, как уже было упомянуто чуть выше, для деталей объемных форм. Например: пресс-формы, матрицы, штампы, вырубные штампы. На копировально-прошивных станках может вестись обработка отверстий, которые могут иметь различную форму и конфигурацию.
Станки обладают жесткой станиной. Часто можно встретить копировально-прошивные станки с числовым программным управлением.
Координатно-прошивной станок
Такими станками удобно обрабатывать различные фасонные поверхности. Обладают высокой точностью. Твердые сплавы обрабатываются чаще всего, а следовательно, для этого типа материала станок достаточно производителен. Лучше использовать, конечно же, станок с системой ЧПУ, так как благодаря программному управлению расширяются возможности использования этого оборудования. На координатно-прошивном станке можно обрабатывать формообразующие пресс-формы, матрицы и так далее.
Конструкция станка стабильная и жесткая. Обычно, станки имеют: сверхскоростные линейные двигатели и прецизионный холодильник-термостат, имеющий дискретность регулировки 0,2 град . Станки также часто применяются и для микрообработки.
Электроэрозионные прошивные станки
Благодаря электроэрозионным прошивным станкам осуществляется электроэрозионная обработка материалов, чаще всего, это труднообрабатываемые материалы, такие как нержавеющая сталь, легированная сталь, инструментальная сталь, титан, закаленная сталь, твердый сплав и так далее.
Эрозионная обработка обычно ведется, используя три оси: X,Y,Z. Но помимо этого, на электроэрозионных прошивных станках устанавливают 4ю ось С. Она позволяет расширить спектр возможностей. А процесс прожигания винтовых поверхностей производится легко. Также, благодаря 4й оси идет получение резьбовых отверстий (материалом детали может быть как и твердый сплав, так и закаленная сталь).
Электроэрозионные прошивные станки позволяют получить профильные углубления любой сложной формы. Часто, работа на этом оборудовании ведется после предварительной обработки на фрезерных и токарных станках. Одно из достоинств электроэрозионного прошивного станка состоит в том, что углубления, которые могут иметь различную форму, можно выполнять и во внутренних стенках. Для этого по оси Z нужно ввести электрод (во внутрь отверстия). Потом мы можем наблюдать процесс прожига по оставшимся осям.
Также, электроэрозионный прошивной станок позволяет получать и резьбовые отверстия.
Прошивные станки имеют свое особое место на производствах ввиду возможности выполнения сложных задач. Станки производительны, качественны и точны.
Типичные представители
В процессе подготовки реферата были разобраны несколько современных представителей станков электроэрозионного прошивного типа, оснащенных системой числового программного управления. Были представлены такие станки как, CNC-C90 и ZNC-50. Их основные технические характеристики и особенности приведены ниже.
Рис. 6 – Электроэрозионный прошивной CNC-C90
| Параметры | Ед. изм. | CNC-C90 |
| Размеры ванны рабочей жидкости | мм | 1240 x 700 x 435 |
| Размеры стола | мм | 800 x 450 |
| Перемещение X, Y, Z | мм | 500 x 400 x 350 |
| Расстояние от главной оси до плоскости рабочего стола | мм | 650 |
| Перемещение (пиноли) по оси Z | мм | — |
| Макс. вес заготовки | кг | 1350 |
| Макс. вес электрода | мм | 11 / 200 |
| Макс. емкость диэлектрика | литр | 600 |
| Макс. скорость обработки | мм3/ мин | 480 |
| Мин. норма износа | % | < 0.1 |
| Макс. показатель шероховатости обработанной поверхности | μm | < Ra 0.12 |
| Макс. выходной ток | А | 60 |
| Макс. входная мощность | кВт | 4.06 |
| Габариты станка (Длина x Ширина x Высота) | см | 205 x 180 x 244 |
| Итоговый вес станка | кг | 2,635 |
ОСОБЕННОСТИ прошивного станка:
- Программа со вспомогательными иконками для более легкой работы
- Встроенная память, жесткий диск и поддержка интернет или программа RS232 передачи данных
- Оснащен высокоточным линейным энкодером Heidenhain (1мкм)
- Расширенный линейный ход для круговой обработки и перемещения
- Прецизионная ШВП для точной передачи
- Двойная система фильтрации отделяет углеродный остаток более эффективно
- Многоточечная противопожарная система обнаружения
- Память до 1000 установок параметров обработки, 20 искровых данных в установке
- Векторные и угловые функции EDM
- Возможность редактирования программ
- GM код и диалоговая функция редактирования
- 48 режимов обработки
- Авто память на 60 установок рабочих координат
- Автоматическая запись времени обработки и расхода материала
- Доступное оборудование — АТС (4 инструмента / 6 инструментов/ 20 инструментов)
Рис. 7 – Электроэрозионный прошивной ZNC-50
| Параметры | Ед. изм. | ZNC-50 |
| Размеры ванны рабочей жидкости | мм | 940 x 530 x 350 |
| Размеры стола | мм | 630 x 360 |
| Перемещение X, Y, Z | мм | 350 x 250 x 200 |
| Расстояние от главной оси до плоскости рабочего стола | мм | 520 |
| Перемещение (пиноли) по оси Z | мм | 200 |
| Макс. вес заготовки | кг | 500 |
| Макс. вес электрода | мм | 50 |
| Макс. емкость диэлектрика | литр | 300 |
| Макс. скорость обработки | мм3/ мин | 420 |
| Мин. норма износа | % | < 0.1 |
| Макс. показатель шероховатости обработанной поверхности | μm | < Ra 0.12 |
| Макс. выходной ток | А | 50 |
| Макс. входная мощность | кВт | 3.3 |
| Габариты станка (Длина x Ширина x Высота) | см | 140 x 138 x 220 |
| Итоговый вес станка | кг | 1,375 |
Прошивочные станки общего назначения FORM E
Прошивные станки FORM серии E
Прошивной электроэрозионный станок Form E 350
| Перемещения X,Y,Z | 350x250x250 мм |
| Рабочий стол | 630х400 мм |
| Размеры ванны | 955х540 мм |
| Вес заготовки | 400 кг |
| Уровень диэлектрика | 140-310 мм |
| Габариты | 1000x1875x2430 мм |
Подробнее…
Прошивной электроэрозионный станок Form E 600
| Перемещения X,Y,Z | 600х400х400 мм |
| Рабочий стол | 800х600 мм |
| Размеры ванны (ДхШ) | 1227х800 мм |
| Вес заготовки | 1000 кг |
| Уровень диэлектрика | 50-450 мм |
| Габариты | 1600x2845x2858 мм |
Подробнее…
Описание прошивных станков FORM E
FORM E (Effective) — это специальная акционная серия электроэрозионных прошивных станков AgieCharmilles, имеющая богатую стандартную комплектацию и привлекательную цену.
В базе она имеет поворотную осью «С» со скоростью вращения до 100 об/мин и моментом инерции 2000 кг*см2, автоматический сменщик электродов, агрегат охлаждения диэлектрика, а также широкую базу режимов генератора и технологии обработки с нулевым износом медными и графитовыми электродами.
Электроэрозионный прошивочный станок
FORM E 350 стандартно оснащается цифровым высокопроизводительным генератором ISPG 80 А, а модель FORM E 600 имеет максимальный ток обработки 140А.
Прошивные станки FORM серии Е оптимально подходят для изготовления пресс-форм и штампов, а также для решения других задач инструментального производства.
Как и все остальные координатно-прошивные
станки GF AgieCharmilles, FORM E изготавливаются в Швейцарии и имеют короткий срок поставки.
