Станки дома 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».
Проволочно-вырезной ээс: описание процесса работы
Рассмотрим в упрощённом виде принцип работы проволочных ЭЭС.
В ходе обработки на проволочном станке генератор технологического тока (ГТТ) подаёт на проволоку и заготовку импульсное напряжение. Затем, когда в конкретной точке межэлектродного зазора напряжённость поля оказывается выше критического уровня, происходит пробой и образуется плазменный канал.
Технически этот процесс напоминает удар молнии, когда высоковольтный электрический разряд, продвигаясь в направлении какого-либо объекта на земле, преобразует воздух в высокопроводящую плазму. Воздействие разрядов на заготовку образует в ней микроскопические лунки. Чтобы эрозии в большей степени подвергалась именно заготовка, а не проволока, последнюю наделяют отрицательным зарядом.
Основная задача охлаждающей жидкости (вода либо диэлектрические составы) заключается в том, чтобы отводить продукты эрозии от места обработки. Кроме того, она охлаждает проволоку, нагревающуюся в процессе работы станка.
Электроэрозионный станок Accutex AL 4005A
Равномерного воздействия на заготовку удаётся добиться за счёт подачи электрических импульсов высокой частотности. В ходе увеличения зазора электроды могут перемещаться в нужном направлении относительно друг друга, обеспечивая непрерывность ЭЭО. Таким способом можно разрезать и обрабатывать заготовки любой твёрдости с высокой точностью.
Чаще всего заготовку располагают горизонтально, а рабочую зону ЭИ – вертикально. Траектория, по которой центр проволоки движется на том или ином конце рабочей зоны, должна отступать от выставленной на расстояние, которое определяется шириной промежутка и радиусом ЭИ. Такое смещение называют эквидистантным.
Детали, полученные путём электроэрозионной обработки с движением электрода-проволоки по сложной траектории со смещением от вертикали.
Что такое электроэрозионный станок?
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»).
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.
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.
Основные схемы обработки на ЭЭП станке с ЧПУ проиллюстрированы приведены на рисунке 2.
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.
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
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
Производительность
Как выбрать?
Подбирая электроэрозионный проволочный станок, рекомендуется придавать значение не только ценовым характеристикам и функциональным возможностям, но и техническим свойствам:
параметры электропроводящей проволоки;
материал катодной проволоки;
показатели теплопроводности;
скорость возникновения электронного импульса;
температура, при которой происходит плавление металла заготовки, но не перегорает проволока.
Одновременно рекомендуется принимать во внимание энергопотребление модели станка и общую энергоэффективность, влияющую на себестоимость металлообработки по электроэрозионной технологии.
Еще один критерий выбора – каким типом управления оснащены электроэрозионные проволочно-вырезные станки – автоматическим, ЧПУ, механическим. Скорость металлообработки и доступные для выполнения на выбранной модели станка операции – тоже важные условия выбора.
Назначение и классификация
Данное оборудование предназначено для обработки материалов из токопроводящих металлов, в основном – черной, легированной или углеродистой стали. Обязательное требование к металлическим заготовкам – наличие индукционного поля, так как резка, шлифовка, фрезерование выполняется электрической дугой под высоким напряжением или под воздействием коротких электрических импульсов.
Подобная технология позволяет корректно, со стопроцентной точностью, обрабатывать детали, материалы и стальные заготовки сложной конфигурации:
шестерни;
декоративные элементы фасада или интерьера;
конструктивные части ограждающих конструкций;
стальные запчасти сложной геометрической конфигурации.
Используя электроэрозионный проволочно-вырезной станок с ЧПУ, удается выполнять отверстия, канавки, срезы, шпоночный паз, шлицы, глубокие выемки, штамповочные изделия, пресс-форму.
Используя подобное оборудование, производители изготавливают сложные и многокомпонентные запчасти для автомобильной, станочной, тяжелой, машиностроительной промышленности.
В зависимости от принципа действия, характера электрического импульса или источника магнитного поля и электродуги, существует классификация, включающая следующие категории станочного оборудования:
электроконтактные образцы;
анодно-механические станки;
электроискровое оборудование;
модели электроимпульсного принципа действия.
В станках данного типа может использоваться в роли катода проволока из вольфрама, молибдена, любого другого металла с тугоплавкими свойствами и с диаметром от 0,1 до 0,2 мм.
Подача электрода-проволоки
Простая система транспортировки проволоки в ЭЭС состоит из приводного вала с двигателем, переметывающего ЭИ на установленной скорости вне зависимости от степени натяжения. Помимо вала в неё входят износостойкие направляющие, системы шкивов. ЭИ, как правило, используется многократно, он закольцован и в процессе работы движется «по кругу». Система подачи электрод-инструмента снабжается также датчиком обрыва проволоки.
Латунная проволока для ЭЭС
Замена проволоки необходима при её разрыве либо перед началом большого объёма работ. При условии, что ГТТ может выдать достаточную мощность для резания, толщина проволоки напрямую влияет на возможную достижимую скорость обработки. Тем не менее использование толстой проволоки ускоряет засорение фильтрующих элементов системы очистки охлаждающей жидкости, а также негативно сказывается на точности обработки.
Особую важность имеет стабильное натяжение и равномерная подача проволочного ЭИ, особенно если речь идёт о ведении контактных измерений или подчистке. Рывки при подаче проволоки – главная причина неточностей в контактных измерениях, способная привести к серьёзным ошибкам в базировании.
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.
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.
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.
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.
а) следящая система; б) адаптивная линейная система
Рисунок 1 — Схемы ЭЭ прошивки
Факторы, влияющие на скорость обработки заготовки проволочным ээс
Скорость резания электрод-инструментом заготовки зависит от следующих факторов:
- температура плавления материала заготовки;
- теплопроводность;
- электропроводность;
- интенсивность промывки межэлектродного зазора.
Разумеется, силу имеет и ряд других, менее значимых факторов. Скорость обработки примерно пропорциональна мощности, возникающей в зазоре, однако чем она выше, тем меньше точность обработки и тем более шероховатой получается обрабатываемая поверхность.
Вырезание пуансона из нержавеющей стали
Функции и принцип работы генератора технологического тока (гтт)
Основная задача генератора – обеспечить пробой и протекание токовых импульсов, производящих обработку. Чтобы ЭЭО была продуктивной, требуется значительная мгновенная мощность импульса, подача которой осложняется ограничениями ввиду возможности разрыва проволоки.
После возникновения пробоя характеристики зазора ощутимо изменяются: сопротивление после возникновения плазменного канала падает, напряжение также быстро снижается, а генератор, по сути, начинает работать на коротком замыкании. Непосредственно после пробоя материалам необходимо некоторое время на обновление среды – в противном случае в этом же участке пробои могут возникнуть снова, что не лучшим образом скажется на состоянии электрод-инструмента.
Пауза в работе обычно составляет несколько микросекунд при сравнительно высокой скорости подачи электрода-инструмента. При этом важно обеспечить оперативный вывод эрозионных продуктов из рабочей зоны.
Существует три распространённых причины интенсивного разрушения и разрыва проволоки при работе:
- Снижение прочности за счёт нагрева. При работе с толстыми заготовками температура ЭИ в зазоре вырастает до нескольких сот градусов. В таком случае важно дать электрод-инструменту интенсивное охлаждение.
- Термический обрыв. Происходит в результате уменьшения поперечного сечения под воздействием эрозии. Для снижения количества термических обрывов следует повысить скорость перемотки и интенсивность подачи ОЖ.
- Возникновение короткозамыкающих мостиков вследствие неоднородности зазора. Короткие замыкания, возникают чаще всего в узких и сильно загрязнённых в процессе ЭЭО зазорах. Устранить проблему поможет улучшение промывки и моментальное понижение мощности ГТТ при выявлении признаков короткого замыкания.
Электроэрозионные станки
Появление новых режущих инструментов позволило в последние годы высокоскоростной фрезерной обработке составить достаточно жесткую конкуренцию электроэрозионным технологиям, в особенности при изготовлении штампов и пресс-форм. Однако для многих технологических операций, в том числе и для ряда конструкций тех же пресс-форм и штампов, применение электроэрозионных станков остается не только более эффективным, но и просто безальтернативным.
Остановимся на общих тенденциях совершенствования электроэрозионного оборудования, анализе рынка этого оборудования в России, мировых новинках и опыте использования электроэрозионных станков.
Производители
К числу хорошо известных на российском рынке производителей электроэрозионных станков относятся такие зарубежные компании, как Agie и Charmilles Technologies (Швейцария), Sodick и Mitsubishi Electric (Япония), Оnа (Испания), тайваньские Joemars, Maurgan.
В последнее время на российский рынок пришли итальянская фирма CDM Rovella, американо-германская Ingersoll, индийская Electronica, тайваньские Sevenspark, Jiten, Chmer EDM, польская ZAP В.P., американская Hardinge (серия станков под общим название Hansvedt).
Меньше известна российским машиностроителям продукция германских Wollmer-Werke и Matra-Werke, британской Derek Robinson, японских Makino, Seibu Electric. И практически совсем неизвестна продукция американских компаний Toolmaster Technology и Methods EDM.
Россию в списке производителей электроэрозионных станков представляют ООО «НПК «Дельта-Тест»» (г. Фрязино, Московская обл.), ООО «Спецпромоборудование» (г. Ульяновск), ОАО «Завод Станкоконструкция» (Москва), ОАО ЦНИТИ (Москва), ОАО «СПб. завод прецизионного станкостроения», ОАО «Троицкий станкостроительный завод» (г. Троицк, Челябинская обл.).
Причем, за небольшим исключением, все перечисленные компании производят оба основных типа электроэрозионных станков — как проволочно-вырезные, так и координатно-прошивочные.
Короче говоря, выбор есть, особенно учитывая существенно меньший спрос на электроэрозионное оборудование по сравнению со спросом на токарные или фрезерные станки.
Станки, выполняющие одни и те же функции, сходные по размерам обрабатываемых деталей, существенно различаются своими технологическими показателями, уровнем надежности, степенью автоматизации и автономности и, как следствие, ценой.
Например, базовая стоимость прошивочного станка модели ВР-97 польской фирмы ZAP В.Р. составляет 29500 евро, а станок модели Gantry 500 фирмы Ingersoll стоит 152100 евро без учета стоимости транспортировки, таможенных пошлин и НДС. Примерно такой же уровень цен на станки ведущих мировых производителей (Agie и Charmilles Technologies, Sodick и Mitsubishi Electric).
Естественно, такую значительную разницу в стоимости нельзя объяснить только брэндом. Попробуем разобраться, чем же отличаются станки ведущих мировых производителей, каковы общие тенденции развития и совершенствования электроэрозионной техники. Именно с этого мы и начнем. Ну а поскольку оба типа электроэрозионных станков по своему назначению и исполнению все же отличаются, примем следующий порядок изложения: в первой части рассмотрим вырезные станки, во второй — прошивочные.
Общие тенденции
Достаточно солидная, если не сказать больше, стоимость лучших образцов такой техники и жесткая конкуренция заставляют ведущих производителей постоянно совершенствовать конструкцию, расширять технологические возможности, повышать надежность станков и удобство их управления.
В настоящее время лучшие модели вырезных станков позволяют добиваться очень высоких технологических показателей — производительности обработки до 330 кв. мм/мин. (в ряде случаев до 360), минимальной шероховатости поверхности Ra до 0,03-0,05 мкм, точности обработки до 1-2 мкм. Рассмотрим ставший практически обязательным перечень свойств и признаков действительно классной машины.
Жесткость конструкции — необходимое условие точности и долговечности. Используемые материалы и оптимизированная по многим критериям конструкция позволяют загружать тяжелые заготовки, обеспечивая заданную точность. Станина изготавливается из специальных материалов, обеспечивая высокую прочность, жесткость и долговечность, высокие электроизоляционные характеристики, малый коэффициент теплового расширения. Характерным примером могут служить конструкционные керамики FineXCera компании Sodick.
Получение практически зеркальных поверхностей обусловлено применением специальных режимов, управляемых системой ЧПУ технологических генераторов, исключающих электролиз и анодное растворение, а также использование специальных рабочих жидкостей, например, масел или углеводородных жидкостей с присадками из металлических порошков.
Постоянно совершенствуются системы управления и уровень автоматизации. Программное обеспечение систем ЧПУ позволяет добиваться максимальной производительности. Например, в состав программного обеспечения входят программы, обеспечивающие выбор последовательности операций обработки и оптимизирующие режимы резания исходя из приоритетов, устанавливаемых оператором в отношении скорости, точности и чистоты поверхности; автоматический контроль обработки и мгновенную реакцию на изменение условий обработки, благодаря чему исключается опасность обрыва проволоки; регулирование параметров обработки и натяжения проволоки при каждом изменении направления, в результате чего обеспечивается точность выполнения острых углов и малых радиусов, а также сохраняется постоянство зазора; возможность автоматической настройки на разные типы проволоки, что обеспечивает высокое качество обрабатываемых поверхностей.
Технологические возможности вырезных станков расширяются благодаря их оснащению различными устройствами, например, прецизионной системой контактного позиционирования, устройствами управляемого вращения заготовки и шпинделя, позволяющими резать под любым, произвольно изменяемым углом без наклона проволоки, а также обрабатывать любые, в том числе винтовые, пазы на круглых деталях.
Предусматриваются универсальные возможности связи со станками. Программное обеспечение поддерживают разнообразные периферийные устройства — помимо дисководов для дискет и CD предусмотрены возможности подключения к локальным сетям, а также встроенным роботам и другим манипуляторам. Порт Ethernet позволяет получать от главного компьютера и посылать ему как программные, так и технологические файлы.
Значительное внимание уделяется повышению степени автономности станков и отдельных узлов. С этой целью станки оснащают роботами, устройствами автоматической смены приспособлений-спутников с деталями и др. Разработаны управляющие программы, обеспечивающие длительную работу станков в автоматическом режиме и управляющие группами станков в составе участка. При этом процесс обработки контролируется из командного пункта на основании диагностических данных, поступающих на центральный компьютер, а также на основании данных, поступающих с видеокамер, установленных в зоне обработки.
И еще буквально в нескольких словах:
- автоматическая заправка и перезаправка проволоки;
- эффективная защита от соударений;
- наличие оптических линеек — гарантия точности измерений;
- удобная загрузка и легкий доступ в зону обработки;
- эргономичность конструкции.
И это еще не все. Но теперь обратимся к конкретным образцам этой техники.
Лидеры
Если сравнить продукцию фирм, производящих вырезные электроэрозионные станки, с командами велосипедистов, участвующих в многодневной гонке («Tour de France»), то во главе этого пелотона по своим техническим характеристикам и технологическим возможностям, попеременно (или вместе) лидируя, идут станки швейцарских Agie и Charmilles и японских Sodick и Mitsubishi.
Фирма Agie представляет четыре модельных ряда вырезных станков Agiecut — Classic, Challenge, Evolution и Excellence с максимальной производительностью до 300 кв. мм/мин.
Станки Classic, Challenge, Evolution обеспечивают точность обработки 6, 4 и 3 мкм соответственно при минимальной шероховатости поверхности Ra 0,2-0,3 мкм.
Станки модели Excellence с двойной системой измерения перемещений с полным комплектом новейших опций и технологий предназначены для обработки наиболее ответственных деталей. Точность обработки, гарантированная фирмой Agie,— 1,5 мкм, при этом, по утверждению фирмы, достигаемая на практике точность — 1,2 мкм. Наилучший показатель шероховатости поверхности (гарантированный) Ra — 0,1 мкм (достижимый на практике — 0,07 мкм).
В 2001 году на выставке ЕМО фирма Agie продемонстрировала новинку — вырезной станок Agiecut Vertex, назвав его самым точным электроэрозионным вырезным станком в мире. Принципиально новая концепция станка с множеством частично запатентованных узлов и функций предоставляет ряд дополнительных возможностей при обработке высокоточных деталей для электронной, медицинской и часовой промышленности.
Спроектированный как измерительная машина, Agiecut Vertex базируется на трех виброгасящих точках опоры. Основные оси — X и Y — расположены в запатентованном моноблоке. Для сокращения передаточного усилия и уменьшения отклонений от геометрии все оси находятся в непосредственной близости от области обработки. Точная регулировка и контроль перемещений осуществляются при помощи двойной измерительной системы с точностью до 0,1 мкм. Измерительная система создает как бы предварительное напряжение и с помощью измерительных линеек обеспечивает высокую точность.
Agiecut Vertex спроектирован под высокую степень автономности даже при работе с проволокой самого меньшего диаметра. Все условия для этого создает новый узел для поворота проволоки Agie DUO. Он работает с двумя катушками проволоки, предоставляя возможность обработки с использованием проволоки разного диаметра или качества. Переключение с одной проволоки на другую программируется в системе управления и осуществляется автоматически.
Модельный ряд Robofil вырезных станков фирмы Charmilles Technologies включает в себя более десятка наименований, предназначенных для обработки деталей массой до двух тонн. Точность обработки — до 3 мкм (у станков моделей 2030SI и 4030SI — до 1 мкм), достижимая шероховатость Ra— 0,28 мкм (0,1 мкм — у моделей 2030SI и 4030SI). Максимальная производительность до 300 кв. мм/мин.
Системы ЧПУ станков Robofil оснащены экспертными системами — CT-Expert, Pilot-Expert, Profil-Expert.
Система CT-Expert выбирает оптимальные режимы генератора, предлагает наиболее подходящую проволоку, вычисляет величину смещения и создает компактные программы для различных этапов выполнения задания.
Программа Pilot-Expert автоматически поддерживает максимальную скорость обработки в зависимости от формы заготовки и трудности обработки. Автоматически настраивает искровой разряд в соответствии с высотой заготовки.
Во время черновой обработки программа Profil-Expert существенно уменьшает искривление проволоки путем регулирования параметров и натяжения проволоки при каждом изменении направления с целью обеспечения точности выполнения острых углов и малых радиусов. Во время чистовой обработки программа точно регулирует скорость проволоки, гарантируя полное воспроизведение геометрии всех элементов контура детали.
Интерес представляет двухпроволочный станок 2030SI-TW — первый в мире станок, оборудованный полностью автоматической двухпроволочной системой, которая для повышения производительности обработки использует две проволоки. Черновая обработка ведется проволокой диаметром 0,25 мм, а чистовая — проволокой диаметром 0,1 мм.
Установка двух проволок не усложняет работу на станке, поскольку настройка для обеих проволок происходит автоматически. В процессе обработки станок по мере надобности автоматически переключается с одной проволоки на другую. Процесс переключения занимает менее 45 секунд.
Фирма Sodick представляет два модельных ряда вырезных станков: AQ — погружные прецизионные станки проволочной резки в воде и АР — суперпрецизионные станки резки в масле, воде и в двух средах (вода — масло).
Станки ряда AQ обеспечивают точность обработки 4-5 мкм на длине 300 мм при наилучшей шероховатости поверхности Ra 0,17 мкм. Модель AQ 550 LN1W (LN10W) позволяет осуществлять обработку с точностью меньше 4 мкм при наилучшей шероховатости Ra 0,17 мкм.
Модели АР обеспечивают точность обработки 2-3 мкм на длине 300 мм при наилучшей шероховатости поверхности Ra 0,03 мкм. Станки имеют керамическую рабочую зону. Это тонкокерамический материал FineXCera, имеющий сверхмалый коэффициент теплового расширения и идеальные электроизоляционные характеристики. Все станки снабжены устройством автоматической заправки проволоки.
Одно из главных отличительных особенностей станков фирмы Sodick — линейные сервоприводы подач, обеспечивающие высокую точность. По утверждению фирмы, по сравнению с обычными станками (имеющими ШВП-приводы) в машинах с линейными приводами требуемое число проходов для достижения 9-10 классов чистоты поверхности сокращается на 1-2.
Все вырезные станки поставляются со встроенной объектно-ориентированной системой автоматизированного программирования, включающей в себя: автоматический выбор и расчет режимов обработки для разных материалов; совершенное контурное автопрограммирование; получение контура обработки и программ от любых систем CAD.
С осени 2001 года по заказам японских компаний фирма Sodick выпускает ультрапрецизионный линейный центр Sodick NANO-100 с дискретностью подач в 1 нанометр (0,001 мкм). Правда, на экспорт такой станок не поставляется.
Компания Mitsubishi Electric предлагает на Европейский рынок высокоточные и высокопроизводительные электроэрозионные проволочные вырезные станки нового поколения (модельный ряд FA).
Станки оснащены мощной высокоскоростной системой ЧПУ и современным высокопроизводительным генератором, обеспечивающим высокопроизводительное черновое и чистовое резание. Использование современных генераторов, имеющих антиэлектролизную систему, а также современную систему управления, позволяют получить производительность процесса до 325 кв. мм/мин. (в отдельных случаях до 360), что является одним из лучших показателей в мире.
Использование новейших достижений в области электроники и механики позволяют обрабатывать на этих станках детали высотой до 500 мм и весом до 2000 кг, а также получать высокую точность (1-2 мкм.) и шероховатость поверхности Ra до 0,12 мкм.
Все типы предлагаемых станков в стандартном исполнении оснащены оригинальной системой автоматической заправки проволоки, встроенной системой охлаждения, фильтрации и деионизации воды, системой точной обработки внутренних углов, системой адаптивного управления режимом при изменении высоты обрабатываемой детали, системой экономичного расхода проволоки и системой автодиагностики станка.
Современная высокоскоростная система ЧПУ позволяет упростить процедуру подготовки и контроля управляющих программ, выбора технологических режимов, а также производить полный трехмерный контроль вырезаемого профиля.
Все электроэрозионные вырезные станки Mitsubishi сертифицированы по Европейским нормам (СЕ), что полностью соответствует Российским стандартам.
«Другие»
Весьма значительно присутствие на российском рынке электроэрозионного оборудования тайваньских компаний. Фирма JSEDM предлагает станки серии W-A. Различные модели этой серии могут вести обработку, как в струе, так и в ванне. Перемещения по осям XxYxZ — 400x300x300 мм и 600x450x350 мм, масса обрабатываемых деталей — 500 и 1000 кг.
Продукцию этой фирмы вкратце можно охарактеризовать так:
- 90% электронных компонентов для сборки станков импортируется из Европы (из Германии, Швейцарии и других стран), сервомоторы и сервоконтроллеры Panasonic для управления перемещением по пяти координатам импортируются из Японии;
- система очистки воды использует мощную малошумящую погружную помпу, напор воды автоматически управляется инвертором, фильтрующие элементы расположены снаружи для удобства их замены;
- для сборки вырезных станков используются шарико-винтовые пары класса С1 и линейные направляющие с подшипниками качения класса Р, сделанные в Швейцарии;
- скорость резания достигает 200 кв. мм/мин.;
- генератор переменного тока защищает обработанную поверхность детали от ржавчины;
- функция обработки острых углов обеспечивает высокую точность формы;
- шесть относительных систем координат позволяют быстро выполнить срочную работу в новой системе координат, а затем вернуться к прерванной работе;
- наличие счетчика дает возможность вести учет рабочего времени.
Компания Joemars представляет вырезные станки моделей WT455, WT455S, WT655 с перемещениями по осям XxYxZ от 450x300x250 мм до 650x400x350 мм, достижимой точностью 5 мкм и минимальным значением шероховатости Ra 1,12 мкм.
Ряд моделей вырезных станков представляют также фирмы Sevenspark, Jiten.
Пятиосевой вырезной станок модели Arion К-500 испанской фирмы Оnа предназначен для обработки деталей массой до 5000 кг. Максимальные перемещения по осям XxYxZ равны 700x500x400 мм. Система управления позволяет обрабатывать детали, имеющие различные контуры в нижней и верхней плоскостях. Генератор снабжен антиэлектролизной системой. Оригинальная система фильтрации обеспечивает фильтрацию частиц, минимальный размер которых равен 3 мкм.
Американская компания Hardinge предлагает две модели пятиосевых вырезных станков с перемещениями рабочего стола по осям X и Y до 500 и 300 мм соответственно, по осям U и V — до 100 мм, по оси Z — до 260 мм. Максимальный вес обрабатываемой детали — 550 кг, диаметр проволоки-электрода — 0,20-0,35 мм.
Британская компания Amigo International представляет вырезные станки индийской компании Elektronica. Компания Acrtpark, входящая в группу Agie Charmilles, предлагает вырезной станок модели Xenon, выпускаемый на заводе в Пекине. Польская компания ZAP В. Р. — вырезные станки моделей ВР-95d и BP-97d.
Это практически все (за небольшим, возможно, исключением), что предлагается на российском рынке зарубежными компаниями. А что есть своего?
Отечественные станки
ООО «НПК «Дельта-Тест»» представляет вырезные станки моделей А207.79-М2, А207.92 и А207.93.
Станки оснащены системой числового программного управления с процессором последнего поколения и цветным монитором, генератором технологического тока, позволяющим производить обработку в обыкновенной питьевой воде без ее деионизации. Используется латунная, медная или молибденовая проволока диаметром 0,06-0,3 мм. Максимальная производительность по меди — 50 кв. мм/мин., по стали — 30 кв. мм/мин.
Станки А207.79-М2 и А207.92 осуществляют двухосевую обработку с перемещениями по осям XxY 250×250 мм и 125×200 мм соответственно при шероховатости поверхности Ra не хуже 2,5 мкм (так у производителя). Точность координатных перемещений составляет 20 и 10 мкм.
На станке А207.93 обработка может производиться одновременно по четырем координатам. Обработка происходит в наполненной водой ванне. Со станком поставляется автоматизированная система подготовки программ, обеспечивающая получение и ввод управляющих программ непосредственно из чертежа, разработанного на персональной ЭВМ в интерактивном режиме. Ввод программ в СЧПУ производится через флоппи-диски 3,5 дюйма.
Максимальная производительность станка А207.93 50 кв. мм/мин. при шероховатости Ra не хуже 2,5 мкм. Точность координатных перемещений 10 мкм.
ОАО ЦНИТИ представляет двухосевой станок модели ВЭСТ-240-3 (с ЧПУ «Фрегат») и станок двойного исполнения ВЭСТ-242-5 (как двухосевой с ЧПУ «Фрегат» и как четырехосевой с ЧПУ «Микрос-3М»), Станок ВЭСТ-242-5 осуществляет обработку деталей проволокой диаметром 0,03-0,3 мм с наилучшей шероховатостью поверхности Ra до 1 мкм. Есть, правда, одна неточность. Станок определен как четырехосевой, однако в технических характеристиках приведены значения перемещений только по двум осям (X и Y). Какими еще осями управляет система ЧПУ, непонятно. ОАО «Завод Станкоконструкция» представляет две модели вырезных станков — 4732ФЭМ и СК96ФЗ. Оба станка предназначены для двухосевой обработки с перемещениями по осям XxY 200×125 и 250×250 мм с максимальной производительностью 40 и 60 кв. мм/мин. Для обоих станков достижимая точность обработки составляет 30 мкм при наилучшей шероховатости Ra 0,8 мкм. Кроме того, в стадии проектирования находится пятиосевой станок с максимальной производительностью 90 кв. мм/мин. и точностью обработки до 5 мкм.
ООО «Спецпромоборудование» производит вырезные станки модели СВЭИ. В качестве электрода-инструмента применяется медная, латунная или молибденовая проволока диаметром 0,05-0,25 мм. Автоматическое управление станком осуществляется системой числового программного управления АРТА 5.2, выполненной на базе IBM-PC-совместимого компьютера в промышленном исполнении под управлением операционной системы MS-DOS.
Технические характеристики некоторых из этих станков приведены в таблице. Это тоже практически все, что предлагается нашими компаниями.
Незапланированные комментарии
Сначала по поводу названия станков, используемого в последнее время представительством компании Sodick, — «электроискровые». На мой взгляд, это имеет отношение скорее к рекламе, чем к сути. Дело в том, что все называемые электроэрозионными станки, по сути, являются электроискровыми. Вторая разновидность электроэрозионной обработки — электроимпульсная — в основном применятся для образования отверстий в деталях больших объемов, сложной формы с невысокой точностью и высокой шероховатостью поверхности, то есть никак не может быть положена в основу современных точных машин.
Таблица с техническими характеристиками станков построена по такому принципу: взяты лучшие на настоящее время отечественные модели и по одной модели каждой зарубежной фирмы с примерно одинаковыми перемещениями по координатным осям. Причем эти модели относятся к серийной продукции, продукции, если так можно выразиться, среднего, не самого высокого класса.
И еще несколько слов об отечественных станках. Вернее, об их описании. На сайте ОАО ЦНИТИ о станке ВЭСТ-242-5 сказано буквально следующее: «Полнота технологических возможностей и качество характеристик на уровне зарубежных аналогов при стоимости, меньшей в 4 раза. Прецизионная точность и отличная чистота обработки». Что касается точности и чистоты обработки — вопрос оставим открытым (см. таблицу), а вот что касается полноты технологических возможностей и качества характеристик, то ни о возможностях, ни о характеристиках не сказано ни слова. Какой же тогда имелся в виду аналог? Видимо, польского производства, хотя и здесь фраза не совсем корректна — не стоит этот станок в четыре раза дешевле польского.
Сергей Заякин
Журнал «Оборудование: рынок, предложение, цены», № 05, май 2003 г.
Ээс проволочного и прошивного типа: устройство, отличия, особенности используемых эи
Станки проволочно-вырезного типа часто противопоставляются прошивным агрегатам. Главное различие между ними заключается в том, что у проволочных ЭЭС производительность измеряется площадью реза на единицу времени, а не объёмом выплавляемого за определённый временной промежуток материала.
Однозначно судить о том, какой тип станка обеспечивает лучшее качество обработки, невозможно. Точность размеров готовой детали зависит как от самого устройства, так и от параметров заготовки и свойств электрод-инструмента.
Процесс вырезания: 1 – заготовка, 2 – прокладка, 3 – копир, 4 – стол для закрепления заготовки.
Процесс ЭЭО на проволочно-вырезном станке не был бы возможен без постоянного обновления рабочего участка проволочного материала. В процессе работы проволочный ЭИ перематывается на скорости от 5 до 11,5 м в минуту. При этом важно, чтобы ЭИ оставался под определённым натяжением и был точно зафиксирован в промежутке рабочего участка при помощи направляющих.
В большинстве станков направляющие, контакты токоподводов и трубки, подающие струи охлаждающей жидкости, объединяются в единую систему. Токоподводы чаще всего изготавливаются из твердосплавных материалов и располагаются за рабочим участком, в непосредственной близости от направляющих.
Охлаждающая жидкость при работе станка должна омывать не только эрозионный зазор, но и всю поверхность проволоки, находящуюся между перемещающимися контактами. Это необходимо, чтобы предотвратить нагрев проволоки вследствие протекания по ней больших импульсных напряжений.
Одна из важнейших рабочих систем ЭЭС – система его питания. Она отвечает за выработку и коммутацию напряжений нужного значения, обеспечивает корректный порядок запуска и выключения ЭЭС, диагностирует и отслеживает состояние сети, обеспечивает корректную работу ЧПУ при кратковременных непредвиденных отключениях питания.
Заключение
Качественные показатели работы электроэрозионного станка проволочно-вырезного типа зависят от исправности его основных систем. Ошибки при производстве деталей чаще всего вытекают из ошибок установки, базирования и позиционирования.
Качество электроэрозионной обработки заготовок в огромной степени зависит от характеристик используемого электрод-инструмента и доступной мощности генератора. В процессе работы станка проволока неизбежно подвергается эрозионному воздействию и со временем обрывается.
Первостепенный фактор, влияющий на производительность станка – мощность, частота и длительность используемых импульсов тока. Кроме того, на этот параметр влияет толщина используемой проволоки, скорость её перемотки и стабильность натяжения. При работе на ЭЭС проволочного типа электроэрозионисту важно поддерживать оптимальные значения параметров эрозионного промежутка, регулируя скорость подачи ЭИ и мощность генератора технологического тока.
Похожие записи:
Электроэрозия в металлообработке – принцип работы, плюсы и минусы метода | Обзор электроэрозионных приборов – экстракторов и супердрели | Блог CNCMagazine 
Электроэрозия в металлообработке – принцип работы, плюсы и минусы метода. Обзор электроэрозионных приборов – экстракторов и супердрели | Блог CNCMagazine 
Особенности электроэрозионной обработке металлических изделий 
Основы вытяжной системы для лазерного оборудования
Загрузка...