Электроэрозионная обработка. Описание процесса, принципы, установки электроэрозионной обрботки

У некоторых домашних мастеров возникает идея изготовить электроэрозионный станок своими руками для собственной мастерской. Желание объясняется тем, что иногда приходится обрабатывать детали с высокой твердостью. Производить отжиг для понижения прочности нельзя. Возможна деформация детали и будут нарушены требования, предъявляемые к качеству обработанной поверхности или иные характеристики.

В результате искровой эрозии производится прожиг сквозных отверстий или нанесение маркировки. Возможна обработка поверхности сложной формы, задаваемой электродом.

Основные особенности электроэрозии

Принцип работы эрозионной установки для металлических деталей основан на удалении мельчайших частиц обрабатываемого материала искровым разрядом. В результате однократного воздействия в точке контакта остается небольшая лунка. Чем мощнее искра, тем шире и глубже образуется углубление.

Если производить многократную искровую обработку, то процесс испарения мельчайших частиц в зоне искрения будет более заметным. Произойдет разогрев металла. Поэтому для снижения температуры подается охлаждающая жидкость.

Электросхема устройства предусматривает использование:

диодного моста, он выпрямляет подаваемое переменное напряжение из сети 220 В;
лампа накаливания Н₁ на 100 Вт представляет активную нагрузку;
конденсаторы С₁, С₂, С₃ накапливают энергию для получения разового искрового разряда.

При включении схема в сеть загорается лампа Н₁, на конденсаторах С₁,…, С₃ накапливается электрический заряд. В момент полной зарядки конденсаторов прекращается течение электрического тока по цепи. Лампа Н₁ гаснет, что служит сигналом для возможности получения искры.

Электрод подводится к детали. Остается зазор, через который происходит пробой. На металле выжигается небольшая лунка.

Чтобы произвести следующий электрический разряд и выжигание еще одной порции металла, необходимо электрод отвести от детали. Потом происходит повторное заряжение конденсаторов.

Подобные действия происходят многократно. При каждом последующем действии электрод сильнее внедряется в металл, вырывая частицы на большей глубине.

Приведенная схема для полного заряда конденсаторов требует около 0,5…0,7 с времени. Величина тока в цепи заряда составляет примерно 0,42…0,47 А. При осуществлении контакта в зоне разряда ток возрастает до 7000…9000 А. При столь высоком значении происходит испарение 0,010…0,012 г металла (сталь).

Для высокого значения тока необходимо использовать медные провода сечением 8…10 мм². Чтобы прожечь отверстие, электрод изготавливают из толстой латунной проволоки. Чтобы запустить непрерывный процесс работы, нужно с частотой около 1 Гц подводить электрод к обрабатываемой детали.

Техническое задание на проектирование самодельного станка

Чтобы сделать самодельный электроэрозионный станок нужно изготовить ряд приспособлений, которые помогут автоматизировать производственный процесс.

Нужна станина, на ней будет размещаться механизм перемещения электрода.
Потребуется сам механизм, позволяющий периодически подводить и отводить электрод к обрабатываемому материалу.
Для выжигания отверстий разных форм нужно иметь набор электродов. Специалисты рекомендуют использовать молибденовую проволоку.
Для различных типов основного инструмента потребуется менять мощность устройства и силу тока. При разных режимах работы принципиальная электрическая схема должна позволять проводить регулирование величины разряда на электроде. В ней нужно предусмотреть изменение частоты пульсации напряжения.
Для охлаждения детали (перегревать закаленную сталь нельзя, происходит отпуск со снижением твердости) в зону работы нужно осуществлять подачу охлаждающей жидкости. Чаще используют обычную воду или растворы солей. Вода попутно вымывает шлам (разрушенные частицы металла).

Внимание! В промышленных установках, например, японская фирма по производству станков «Sodick» использует ванны из ударопрочного стекла. В них организуется поток жидкости в зону обработки, а также отвод отработавшей воды и последующая фильтрация.

Разработка горизонтального электроэрозионного станка

Схема установки включает основные узлы и детали:

1 – электрод;
2 – винт фиксации электрода в направляющей втулке;
3 – клемма для фиксации положительного провода от преобразователя напряжения;
4 – направляющая втулка;
5 – корпус из фторопласта;
6 – отверстие для подачи смазки;
7 – станина.

Установка небольшого размера, которую можно установить на столе. В корпусе 5 направляющая втулка 4 может перемещаться в обе стороны. Для ее привода нужен специальный механизм или приспособление.

К втулке 4 крепится электрод 1, плюсовой провод также присоединен с помощью клеммы 3. Остается только собрать предложенную схему в реальную установку в домашних условиях. В ней использована самая простейшая оснастка.

Краткое описание самодельной установки

В корпусе 2 установлен электрод 1. Его возвратно-поступательное перемещение производится электромагнитом из катушки 7. К направляющей втулке подведена клемма 3 (подается положительный потенциал).

На рабочем столе 4 крепится деталь, которую нужно обработать. На столе имеется клемма 5, к ней подключается отрицательный проводник. По трубке 6 внутрь корпуса подается смазка.

Через фильтры производится подключение преобразователя напряжения, от них положительный и отрицательный провода соединяются на соответствующих клеммах 3 и 5. На столе 4 фиксируется деталь, в которой можно проводить разные виды обработки, например, прожечь отверстие в закаленной детали.

Включив преобразователь, на токонесущих проводах будет получено рабочее напряжение. Дополнительно подается напряжение на индукционную катушку 7. Она создает вибрацию электрода 1, направляя его движение вправо и влево. Электрод 1 касается обрабатываемой детали. В зоне контакта возникает ток величиной 7000…9000 А.

При каждом движении инструмента в сторону детали выжигается небольшое количество металла. В течение 10…12 минут работы электроэрозионного станка в детали будет получено сквозное отверстие. Получено отверстие в хвостовике сверла. Обычным способом просверлить подобное отверстие довольно сложно.

Как усовершенствовать станок?

Изготовленный простейший станок представляет собой действующую модель. Его назначение – образование отверстий в закаленных деталях.

В дальнейшем нужно рассмотреть вариант с вертикальным расположением электрода. Тогда под него можно установить ванну. Процесс будет происходить без возможных неисправностей, связанных с наличием неубираемого шлама из рабочей зоны.

Нужно также рассмотреть дополнительные механизмы для плавной подачи инструмента. Возможно, потребуется осуществлять не только осевое перемещение, а также движение электрода в горизонтальной плоскости, чтобы проводить трехмерную обработку поверхности.

Любой простейший станок дает мысли к тому, как его в дальнейшем усовершенствовать и создать более удобный агрегат. Главное, сделать первый шаг и попробовать изготовить первый образец.

Видео: самодельный электроискровой станок.

Заключение

Станок для электроэрозионной обработки металла позволяет выполнять доработку закаленных деталей, не снижая их прочности.
Даже самый простейший станок, изготовленный из подручных материалов, позволяет выполнять ряд операций, которые невозможно выполнить другими инструментами и приспособлениями.

Электроэрозионные станки работают по принципу воздействия электрическими зарядами на обрабатываемую поверхность детали находящейся в электропроводной среде.

За счет этого возникает электрическая эрозия в заданном направлении, что позволяет получить конкретную форму или размеры детали.

1 Принцип РАБОТЫ

Электроэрозионная резка происходит во время возникновения импульса газового электрического разряда, который имеет направленное действие. Схема такова, что при этом происходит разрушение и удаление части материала в зоне воздействия.

Под влиянием высокой температуры в области возникновения разрядов происходит плавление металла (латунная или медная проволока) с частичным его испарением. Для того чтобы получить необходимую температуру, схема использует генератор импульсов, позволяющий сконцентрировать большое количество энергии.

Электродами, между которыми возникает разряд, являются сама деталь, с одной стороны, и инструмент — с другой. Пространство между ними заполняется рабочей жидкостью, которая постоянно подается при работе станка через подводящую трубку (латунная или медная), если обработка не происходит в специальной ванной.

Электроэрозионные станки, в которых используются электрические разряды различных видов и способов их получения, могут производить несколько разновидностей электроэрозионной обработки металла:

электроискровая схема;
электроконтактная схема;
электроимпульсная схема;
анодно-механическая (комбинированная схема).

В работе с различными материалами прошивочный электроэрозионный станок с ЧПУ имеет одно ограничение — у них должна быть хорошая электрическая проводимость. Если материал не обладает этим свойством, то прошивной станок работать не сможет.

1.1 Процесс работы электроэрозионного станка (видео)

2 Основные виды электроэрозионной обработки

Электроэрозионный проволочно вырезной станок применяется при следующих видах электроэрозионной обработки деталей из металла:

прошивании;
объемном копировании;
вырезании/отрезании;
шлифовании;
доводке;
маркировании;
упрочнении.

Возможна электроконтактная обработка при выполнении:

резки;
работы с телами вращения;
обработки внутренних полостей;
зубчатых поверхностей;
обработки плоских и конических поверхностей;
упрочнения.

2.1 Станки фирмы Sodick

Японская производственная компания Sodick Co LTD, которая начала свою деятельность в 1976 году, на сегодняшний день является мировым лидером по производству и продажам электроэрозионных станков.

Представительства компании Sodick имеются в Азии, США, Европе и ее продукция пользуется заслуженной популярностью у промышленных предприятий, которые имеют дело с обработкой таких материалов как титан и инструментальная сталь.

Sodick — единственный в мире производитель, который выпускает электроэрозионный прошивной станок с ЧПУ, имеющий линейные двигатели и рабочую зону сделанную из керамики. Специалисты компании Sodick разработали революционную электроискровую технологию зеркальной полировки обрабатываемого материала.

Схема оборудования Sodick работает по принципу прямого воздействия тепловой энергии на обрабатываемую поверхность металла. При этом отсутствует какое-либо силовое воздействие на материал, что значительно повышает качество производимых работ.

Изготовленные на электроэрозионных станках Sodick детали получают дополнительную прочность и устойчивость к обычной коррозии, так как в процессе работы над ними происходит изменение физических характеристик металла.

2.2 Копировально-прошивочный станок 4л721ф1

Прошивочный станок 4л721ф1 имеет адаптивное ЧПУ и используется при обработке отверстий и полостей в заготовках из металла трудно поддающегося обработке. С его помощью, также можно изготовить штампы, пресс-формы, фильеры и т.д.

Установленные в прошивочный станок 4л721ф1 генератор импульсов ШГИ-80-440М2, высокоскоростной привод, устройство индикации в цифровом виде, быстросъемные приспособления, дают возможность значительно увеличить его производительность и качество обработки.

Станок 4л721ф1 не требует наличия особо прочного фундамента в производственном помещении, так как устанавливается на виброустойчивые опоры.

На станке 4л721ф1 возможна обработка деталей, которые имеют максимальные размеры по длине, ширине и высоте — 280×250х120 мм.

2.3 Станки компании P&G (dk7732, dk7740, dk7725)

Станки dk7732, dk7740, dk7725 предназначены для изготовления измерительных инструментов, инструментальной оснастки, деталей для машин и механизмов (шестерни, зубчатые колеса и т.д.).

У проволочно-вырезных станков dk7732, dk7740, dk7725 имеется несколько особенностей:

при работе используется молибденовая проволока, что позволяет использовать ее многократно. Для работы станка в течение недели достаточно 200 метров;
станки оснащены удобным ЧПУ. Достаточно выполнить чертеж детали в программе CAD и загрузить его в ЧПУ станка при помощи съемного носителя;
у них высокая производительность — обработка до 160 кв. мм поверхности за минуту.

2.4 Станок своими руками

Самодельный электроэрозионный станок можно собрать при наличии искрового генератора. Это самый сложный элемент в конструкции инструмента, который создается своими руками. За короткий отрезок времени должна быть собрана электрическая энергия в достаточном количестве для ее мгновенного выброса.

Многие комплектующие для электроэрозионного станка который планируется сделать своими руками можно найти в старом телевизоре. К примеру — конденсатор емкостью 1000 мкФ. Все необходимые детали размещаются в коробе сделанном из фторопласта, который должен быть полностью изолирован. Направляющую втулку электрода можно сделать из заземляющего штыря розетки европейского типа.

Электродом является молибденовая проволока, которая по мере испарения продвигается с использованием винтового зажима. Втулка должна иметь отверстие для прохождения охлаждающей жидкости и одновременно рабочей среды по оси совпадающей с расположением электрода.

К электроду необходимо подключить привод (пускатель который имеет катушку на 230 В). Прошивочный элемент регулируется по глубине отверстия величиной хода штока.

При зарядке конденсаторов горит лампа, а шток пускателя находится внутри. Как только заряд конденсаторов выполнен, лампа гаснет, шток двигается вниз к обрабатываемой детали и при контакте с ней происходит искровой разряд. Воздействие на заготовку (деталь) происходит циклически, а частота циклов зависит от мощности осветительной лампы.

Основные узлы, из которых состоит электроэрозионный станок сделанный своими руками:

электрод;
винт для крепления электрода;
зажим плюсового контакта;
направляющая втулка;
фторопластовый корпус;
выемка для притока рабочей жидкости (масла)%;
штатив.

Элетроэрозионный станок схема

Боле подробно ознакомиться с устройством и получить информацию о номиналах электрических компонентов можно на стр. 154 .

2.5 Расходные материалы

Для того чтобы качественно выполнять работы по изготовлению деталей из особо прочного металла, необходимы следующие расходные материалы для электроэрозионных станков:

латунная проволока для электроэрозионных станков (возможен вариант с цинковым покрытием), латунная проволока с диаметром 0,1, 0,2, 0,25 мм;
молибденовая проволока сечением 0,14 мм (поставляется катушками по 200м весом 32 кг);
латунная или медная трубка (электрод) сечением от 0,5 до 6 мм и длиной от 30 до 40 см. Латунная может иметь от одного до трех отверстий;
модульные трубки для подачи охлаждающей жидкости, которые изготавливаются из высококачественных полимеров.

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

Эта технология смогла значительно облегчить процесс обработки металла, особенно это помогло при обработке металлов высокой прочности, при изготовлении деталей сложной конструкции, а также в других направлениях.

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

Применение метода ЭЭО:

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

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

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

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

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

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

Виды электроэрозионной обработки материала:

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

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

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

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

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

Виды станков, работающих на принципе ЭЭО:

Электроэрозионный проволочный станок;

Электроэрозионный проволочно-вырезной станок;

Электроэрозионный прошивной станок.

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

Вырезной и прошивной станок

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

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

Общие требования к электрической схеме вырезного станка:

Учитывайте необходимую мощность станка при выборе трансформатора;

Напряжение на конденсаторе должно быть больше 320 В;

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

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

Один из примеров рабочей схемы:

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

Конструкция станка

Все элементы электрической схемы необходимо надежно закрепить в корпусе из диэлектрика, в качестве материала желательно использовать фторопласт или другой с похожими характеристиками. На панель можно вывести необходимые тумблеры, регуляторы и измерительные приборы.

На станине нужно закрепить держатель для электрода (должен быть закреплен подвижно) и обрабатываемой детали, а также ванночку для диэлектрика, в которой и будет проходить весь процесс. Как дополнение можно поставить автоматическую подачу электрода, это будет очень удобно. Процесс работы такого станка очень медленный, и для проделывания глубокого отверстия уходит много времени.

Проволочный станок своими руками

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

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

Электроэрозионный станок предназначен для вырезания металлических деталей сложной формы. Современное прошивное оборудование позволяет обрабатывать токопроводящий материал сразу по четырем осям, производить изделия любых форм даже из твердых сплавов, трудно поддающихся механической обработке.

Возможности электроэрозионных станков

Электроэрозионный станок справляется с выполнением сложных технологических задач:

выполнение углублений и отверстий сложной конфигурации, в том числе глухих проемов;
, инструментальных и легированных сталей, твердых сплавов и закаленной стали высочайшей твердости;
выполнение выемок различной конфигурации на внутренних поверхностях детали;
отверстия с резьбой в заготовках из твердых металлов;
изготовление деталей, которое невозможно или сложно на токарных и фрезерных станках с программным управлением.

Виды обработки

Существует несколько разновидностей электроэрозионной обработки:

комбинированная — производится одновременно с иными типами обработки;
электроэрозионно-абразивная — материал разрушается с помощью электричества и шлифуется абразивными частицами;
электрохимическая — металл растворяется в электролите под воздействием тока;
анодно-механическая — металл растворяется с появлением пленки окисей, сочетается с электроэрозионным методом;
упрочнение;
объемное копирование — метод обработки, позволяющий получить на болванке проекцию инструмента;
маркирование;
шлифование — под воздействием электричества происходит шлифовка металла;
прошивание — инструмент врезается в болванку и формирует отверстие;
вырезание — инструмент-электрод совершает движения подачи и постоянно перематывается, снимает верхние слои заготовки, создавая необходимую форму;
отрезка — разделение болванки на отдельные куски;
доводка.

Принцип работы станка

Первичная обработка болванки и снятие основных объемов материала происходит на токарном или фрезерном станке с ЧПУ. Принцип работы электроэрозионного оборудования в том, что металл обрабатывается разрядами тока, появляющимися между заготовкой и инструментом. В качестве резца используется натянутая проволока.

Генератор выпускает ток импульсами, не изменяя свойства рабочей среды. Когда между электродами появляется напряженность выше критической, формируется плазменный канал, разрушающий поверхность заготовки. Появляется маленькая выемка. Полярность тока подбирается таким образом, чтобы деталь разрушалась сильнее.

С целью снижения износа резца создаются униполярные электроимпульсы. В зависимости от длины импульса выбирается полярность, так как при небольшой продолжительности быстрее изнашивается отрицательный электрод, при повышенной — изнашивается катод. Фактически при обработке применяются оба принципа создания униполярных электроимпульсов: на болванку подают переменно положительный заряд и отрицательный. Вода уменьшает температуру инструмента (проволоки) и уносит продукты разрушения.

Под воздействием высокочастотных импульсов эрозия проходит равномерно по длине зазора, постепенно расширяя самое узкое место. Постепенно инструмент (проволоку) или деталь продвигают в необходимом направлении, увеличивая площадь воздействия. Обработать по этому принципу можно деталь из любого материала, пропускающего электричество.

Время обработки зависит от физических свойств материала (электропроводности, теплопроводности, температуры плавления). Чем быстрее выполняется работа, тем больше шероховатостей остается на поверхности. Наилучший эффект достигается путем многопроходной обработки с понижающейся мощностью импульсов.

Конструкция станка

Основные элементы электроэрозионного станка:

станина — выполняется из специального особо прочного чугуна, придающего крепость и устойчивость конструкции.
рабочий стол — прямоугольной формы из нержавеющей стали;
рабочая ванна из нержавейки;
устройство подачи проволоки состоит из приводных катушек (керамика), направляющих для проволоки и системы привода;
устройство автоматической установки проволоки (устанавливается по желанию заказчика);
блок диэлектрика состоит из картонных или бумажных фильтров, емкости диэлектрика и емкости для ионообменной массы, насоса для прогонки воды;
генератор используется антиэлектролизный, который предупреждает разрушение заготовки;
система числового программного управления с дисплеем.

Делаем станок своими руками

Основная сложность в изготовлении станка своими руками — это сборка искрового генератора. За некоторое время он должен скопить достаточное количество электроэнергии и залпом ее выбросить. Необходимо добиться наикратчайшего промежутка выброса тока, чтобы плотность его была как можно выше. Комплектующие для него можно своими руками вытащить из старого телевизора или купить.

схема самодельного станка: 1 — электрод; 2 — винт зажима электрода; 3 — винт зажима плюсового контакта; 4 — втулка направления; 5 — корпус из фторопласта; 6 — проем для притока масла; 7 — штатив

Конденсатор должен выдерживать от 320 В, с суммарной емкостью от 1 тыс. мкФ. Все детали собираются в заизолированном коробе из фторопласта. Из штыря заземления евророзетки можно сделать направляющую втулку для электрода. Его продвигают вперед по мере испарения, для чего расслабляется винт зажима. Штатив для установки всего устройства должен быть с регулируемой высотой. В отверстие для притока масла вставляется трубочка, а втулка направления прокапывает маслом по продольной линии электрода.

К электроду подключается привод (пускатель с катушкой 230В). Ход штока фиксирует глубину отверстия. Во время зарядки конденсаторов включается лампа, а шток пускателя удерживается внутри. Как только конденсаторы достаточно зарядились, лампа тухнет, шток продвигается вниз. Он прикасается к заготовке и происходит разряд в виде искры, цикл повторяется. Частота повторений зависит от мощности лампы.

При работе масло может воспламениться. Важно соблюдать меры безопасности! После всеъ этих действий, мы получим эрозионный станок, сделанный своими руками.

Видео демонстрирует возможности электроэрозионного станка:

Для изготовления нестандартного оборудования или изделий на производстве (на заводе, на фабрике, в промышленной мастерской) обычно долго не думают и если не могут что-то изготовить сами и своими силами, то заказывают это оборудование или изделия на стороне, не считаясь с затратами. Мастеру-умельцу такой вариант приобретения нестандартного изделия не всегда приемлем.
Так что же делать?
Не унывать и вспомнить, что любая техническая задача имеет множество вариантов решения и надо всего-то лишь найти наиболее приемлемый вариант решения подходящий для применения в Вашем конкретном случае.
Пример: Вам нужно изготовить пару изделий, размером со среднего размера тазик, из листовой стали.
Ради изготовления двух, трех деталей, которые вполне возможно, впоследствии будут нуждаться в кардинальной переделке или даже в новом исполнении, аренда пресса и изготовление штампа (с переделкой) для мастера-умельца могут оказаться дорогим удовольствием. Но отказываться от задуманного не стоит, тем более если умеете работать не только руками, но и головой. В середине прошлого века был открыт электрогидравлический эффект, искра в воде возбуждала гидравлический удар с помощью которого можно штамповать, на сравнительно простеньком оборудовании довольно большие и сложные изделия.
Гидравлические удары для штамповки применять стали сравнительно давно. Во времена покорения американского дикого запада, кустари-умельцы штамповали кастрюльки, котелки и прочие изделия в примитивных штампах, стреляя в воду (штампа) из ружей или револьверов.
Устройство штампа было следующим: К матрице крепилась листовая заготовка, так чтоб под листовую заготовку не попадала вода, затем все в сборе погружали в толстостенный чан с водой и стреляли. Гидравлические удары постепенно прижимали лист металла к внутренней поверхности матрицы. Воздух из полости матрицы стравливали через специальное отверстие. Потом для этих же целей вместо стрельбы стали взрывать мини заряды взрывчатки. Оборудование было компактным и простым, правда,немного"" опасным.
Скажете примитивно? Зато просто. Кузова для сверхдлинных лимузинов до сих пор штампуют именно таким способом, с помощью воды и взрывчатки. Оказалось, что для изготовления таких кузовов делать специальный пресс слишком дорого даже для солидных фирм. С помощью примерно такого же оборудования рубят по размеру корабельную броню (толщина до 0,8 метра), мельчат руду и т.д. и т.п.
В нашей любимой Стране-запретов мастеру одиночке никто не позволит производственные шалости с огнестрельным оружием и взрывчаткой, поэтому для исполнения задуманного в домашних условиях, электрогидравлический эффект был бы очень кстати. Не запрещено, поддается регулировке по мощности и сравнительно дешево. Матрицу несложно изготовить из обычного бетона с полимерным покрытием. Как видим эта задумка вполне реальна в итоге.
Более подробно для интересующихся в книге: Юткин Л.А. ,Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности.""
Следующие примеры:
Обработка металлов электрическими способами.
Это электрохимический, электроэрозионный и электроконтактный способы размерной обработки любых по твердости металлов и металлических сплавов. Размерная и объемная отрезка и обработка, пробивка простых и сверхглубоких, профильных отверстий, полостей. Фрезерование, маркировка, заточка, шлифовка, полировка и пр. По отношению к привычным методам обработки (резанием) применяемый инструмент (для электро обработки) может быть более дешевым, самодельным и из недефицитных материалов, станки более просты, по сравнению с привычными, в изготовлении.
Хорошо известен способ электрохимического растворения металла под действием электрического тока. Если два металлических электрода подсоединить к источнику постоянного тока и опустить электроды в раствор электролита, то плюсовой электрод (заготовка) начнет растворяться, а минусовой электрод (инструмент), в зависимости от применяемого электролита, останется неизменным или начнет покрываться слоем растворенного в электролите металла. В нашем случае приветствуется только растворение металла на заготовке, растворенный металл выпадает в осадок и неизменное состояние электрода-инструмента. Для этого в качестве электролита применяют 25 процентный раствор поваренной соли. Чем ближе находится электрод-инструмент к электроду-заготовке, тем точнее получается,отпечаток"" инструмента на заготовке. В реальности расстояние между электродом-инструментом до электрода-заготовки от сотых долей миллиметра и выше.
Основные сложности это:
удержать электрод-инструмент на одном и том же расстоянии от электрода-заготовки во время всего процесса обработки, растворение металла приводит к изменению площади растворения и прочим изменениям всевозможных параметров.
удалить растворенный металл из зоны обработки и не допустить его осаждения на заготовке и инструменте. Обычно это делается подачей в рабочий зазор электролита под большим (до 20 атмосфер) давлением.
Плюсы подобной обработки, это сравнительно дешевый и практически вечный инструмент, возможность обработки любых по твердости металлов с очень высокой точностью, без последующего изменения их свойств и закалки в частности.
Более простой способ обработки металлов электроэрозионный. В сущности, это продолжение электрохимического способа. При сближении зазора между электродом-инструментом и электродом-заготовкой возникает искра пробоя. В месте возникновения искры на обоих электродах появляются лунки, но на заготовке лунка немного больше. Металл в данном случае не растворяется в электролите, а испаряется и затем конденсируется в виде крохотных металлических шариков в рабочей жидкости. Для электроэрозионной обработки применяют уже не токопроводящий электролит, а жидкие диэлектрики (или рабочие жидкости): машинное масло, керосин, десцилированая вода и пр. Жидкие диэлектрики препятствуют попаданию испарившегося металла электрода-заготовки осесть на электроде-инструменте. Таким образом, разрушается и инструмент, и заготовка, но заготовка в месте контакта разрушается больше и так после серии контактов в итоге происходит обработка заготовки.
Износ (разрушение) инструмента до 30-80 процентов по отношению к разрушению на заготовке. Однако инструмент часто можно изготовить из жести или кусков недефицитной проволоки нужного диаметра, для фасонной отрезки и пробивки сложных и глубоких отверстий не только в обычном железе, но и для обработки других металлов, вплоть до сверхтвердых победитовых напаек. Пробивка сверхглубоких отверстий проводится с постоянным поворотом инструмента и подводом рабочей жидкости под небольшим давлением. Точность обработки сравнительно не высока, зато сам процес обработки достаточно прост.
Станок для электроэрозионной обработки напоминает настольный сверлильный. Только инструмент крепится к соленоиду подключенному параллельно к электромагнитной катушке. Во время контакта электродов, происходит соприкосновение инструмента и заготовки, электроцепь замыкается, в катушке появляется ток, электромагнитная катушка поднимает соленоид и инструмент над заготовкой. Но в это время электроцепь обесточивается и соленоид (и инструмент) падает под собственной тяжестью вниз на заготовку и все повторяется. Повторяется автоматически до тех пор, пока есть условия для контакта инструмента и заготовки.
Недостатки: Инструмент быстро теряет свою первоначальную форму, что приводит к большому искажению формы заготовки. Поэтому обработку иногда ведут в несколько приемов и разным инструментом, сначала в черновом варианте, затем в чистовом.
Еще проще электро-контактный способ обработки металлов. В качестве рабочей жидкости применяют уже раствор жидкого стекла (силиката натрия или калия). Инструмент это металлический, вращающийся диск из толстой жести. Раствор жидкого стекла (более известный под названием клей канцелярский) образует на металле нерастворимую пленку, но микронеровности на металле-инструменте сдирают пленку на заготовке и тут же разряд электричества выравнивает выступ на инструменте и делает новое углубление на заготовке. И так непрерывно, в разных точках касания, пока диск-инструмент вращается и соприкасается с заготовкой. Раствор силиката натрия (калия) либо поливается в зону контакта, или и заготовка, и инструмент погружены в раствор. Электро-контактным способом можно резать и обрабатывать металл примерно также как болгаркой или на наждачном круге.
Станки для электро-контактной обработки металлов самые простые по устройству и должны обеспечить вращение инструмента, и подвод больших токов инструментом в зону обработки. Износ инструмента значителен, но чистовую доводку проводят тем же инструментом, что и черновую.
Электро-контактным способом шлифуют и полируют неровности на направляющих поверхностях металлообрабатывающих станках. В этом случае чугунную пластину (инструмент) и станину (заготовку) подключают к низковольтному источнику постоянного тока и поливая жидким стеклом (вручную натирают) шлифуют поверхность направляющих.
Если Вы посчитаете, что какой-то из вышеописанных способов обработки металлов Вам подойдет, то конечно же моего описания будет недостаточно для серьезного изучения этой темы. Но в сущности станки достаточно просты, и все вышеописанное не так уж и сложно для применения в домашних условиях.