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采用推杆电机DIY电火花工具机

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楼主
发表于 2017-5-24 17:42 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 快捷修理 于 2018-2-1 11:29 编辑

●EDM电火花工具机简介
电火花工具机又名电火花穿孔机、电火花打孔机、电火花放电机等,主要用于去除折断在工件中的
丝锥、钻头、绞刀、螺钉、塞规等工具或刀具,也可以加工精度要求不高的异型孔、窄槽等。
能加工淬火钢、硬质合金、不锈钢等难加工材料,能从斜面、曲面直接穿入。


●EDM电火花工具机工作原理
工具电极和工件分别连接脉冲电源的两极,并浸入工作液中。
放电间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给,当间隙小到一定距离时,
脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。放电通道瞬时温度可达一万度以上,
从而使工件表面的金属材料立刻熔化、气化,并baozha式地飞溅到工作液中。
工件表面留下一个微小的凹坑,虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少,
但每秒有成千上万次脉冲放电,因此仍然具有一定的生产效率。


●EDM电火花工具机系统结构组成
EDM电火花工具机,主要由台式支架、主轴伸缩杆、放电间隙控制器、高频电源、工作液装置组成。
放电间隙控制器和高频电源网上都有成品可以买到,所以我们这次的绝招就在台式支架、主轴伸缩杆。


●本机特点:主轴直接采用小型推杆电机作为伸缩杆,价格低使用寿命长,后期维护配件没有后顾之忧。
主轴有效行程大,推拉力量大,可以带动大尺寸的电极。采用手Q电钻支架,价格便宜美观实用。

主要技术参数:
夹头夹持范围:0.6-6mm
主轴伸缩行程:150mm
主轴推拉力:  ≥30Kg
主轴电机功率:20VA

试机用过的旧螺母,浑身都打了孔!


如果使用电火花工具机来取断丝锥,请参考下图中的方法:


试机视频:?spm=a2hzp.8244740.0.0[/media]

























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 楼主| 发表于 2017-5-24 17:43 | 只看该作者
本帖最后由 快捷修理 于 2017-5-25 16:12 编辑

关于电钻支架:
电钻支架一般选择铝合金支架即可,特点是重量轻、不生锈、价格实惠,
配合2.5寸平口钳,对于大多数业余应用已经绰绰有余。
当然还有很多更高级的电钻支架可以选择,比如支架头可以360度旋转的那种,
可以让主轴以任意角度,从斜面或曲面进行加工。对付大型工件更方便。

加工小型工件时必须用平口钳固定好,脉冲电源正极鳄鱼夹直接夹到工件上,
如果工件固定不牢靠,不但加工不能顺利进行,而且容易因为接触不好导致堵转。

需要提醒的是:电火花加工属于非接触加工,加工中没有宏观切削力,
推杆电机装夹到支架上时,不需要夹得太紧,能固定不松动就可以了,
如果夹得太紧,遇到堵转的情况,可能导致电机或驱动模块过载损坏。
夹得不太紧时,遇到堵转的情况,推杆电机可以从固定圈挣脱,避免损坏。


关于推杆电机:
在电火花正常加工过程,主轴电机实际上是处于低速微动的状态,
但是在消除短路的时候,我们却希望电机的速度越快越好,
正因为这是一个矛盾,所以电机的运动速度是个很关键的参数,
如果太快很难控制好微动,如果太慢消除短路往往不及时。
我们经过很多试验,找出了相对比较合适的电机型号规格:
24伏电机、速度7mm/S、推力1300N、行程150mm、5号接头。
其中行程这个参数,大家可以根据自己的需要决定,
因为行程越长电机就越贵,对大多数应用来说150mm已经足够。
5号接头内螺纹为M6,可以连接作为电极夹具的扳手钻夹头。


需要提醒大家注意的是:
虽然推杆电机已经内置了行程保护开关,可以在到达两端极限位置时自动停机,
但是在实际加工的时候,加工深度仍然没有得到有效控制,
任务完成后没有及时关机会导致电机堵转损坏,或引起其他事故。
所以请不要在无人照看的情况下使用本设备。


●扩展应用
在需要时推杆电机也可以夹装在摇臂钻上,以便对付大型工件。
也可以装在那种电磨万向支架上,以任意角度进行斜面曲面加工。



电极夹具
采用0.6-6mm扳手钻夹头当做电极夹具,大于6mm的电极通过变径措施来转接,
电极越大需要的高频电源功率就越大,在高频电源功率受到限制的情况下,
某些场合我们可以使用空心铜管作为工具电极,既减少了对高频电流的需求,
又保证了比较大的加工切除面积。




3
 楼主| 发表于 2017-5-24 17:43 | 只看该作者
本帖最后由 快捷修理 于 2017-5-27 17:16 编辑

放电间隙控制器和高频电源
说起高频电源不得不吐槽一下,市场上很多便携式火花机标榜功率800W甚至1500W的,
基本上都是虚标的,可能是所谓的峰值功率,并不是实打实的额定功率。
我们推荐采用线切割高频电源,货真价实,650W的额定功率可以对付大多数的应用,
大家看看线切割高频电源的块头和重量就知道1500W的电源应该什么样。

当然有些朋友可能只是偶然取一下断丝锥,希望尽量降低机器的造价,
那采用简易的RC脉冲电源也是可以的,只是电源的有效功率会小很多。
因为电路中的RC是振荡元件,有相应的取值范围,不能随意改变,
所以电源的脉宽、重复频率、输出功率都不太理想。
附上RC脉冲电源示意图,材料费一般100元左右就可以搞定


放电间隙控制器模块套件
由采样模块和驱动模块组成,可以支持60V-200V范围的各种电火花脉冲电源。


附件包含专用排线、电位器、电源变压器,到手通电即可工作


放电间隙控制器套件的线路图


把高频电源作为整机电控箱外壳,把放电间隙控制器套件装到电源里的空档上,
把开关、旋钮装在高频电源的面板上,既方便操作,又美观实用。



未完待续.......................






4
发表于 2017-5-26 01:18 | 只看该作者
期待继续
5
发表于 2017-5-26 12:58 | 只看该作者
没有放电间隙自动控制功能?业余情况下行程有50mm内就足够了,超过20mm深这种结构恐怕效果不理想吧?
6
 楼主| 发表于 2017-5-26 14:16 | 只看该作者
本帖最后由 快捷修理 于 2017-5-27 17:17 编辑

回楼上的兄弟:放电间隙控制模块,我建议和高频电源装在一起,这样使用方便,
当然动手能力比较弱的朋友也可以采用独立的放电间隙控制器,直接用省心省力。


一般情况下在加工过程所需的行程确实不大,主轴的行程选大点主要是考虑使用方便,
可以减少很多手动调整立柱高度的麻烦,并不是说打算要加工到150mm
这个视频中的主轴比1楼视频中的主轴要伸出长很多,所以行程适当长一点使用会方便很多。














7
发表于 2017-6-11 10:27 | 只看该作者
为毛不直接报个价?
8
发表于 2017-6-18 11:25 | 只看该作者
没有定时器吗?开机后不用管,定时停止
9
 楼主| 发表于 2017-6-19 09:08 | 只看该作者
本帖最后由 快捷修理 于 2017-6-19 09:10 编辑
18651690718 发表于 2017-6-18 11:25
没有定时器吗?开机后不用管,定时停止

我们以后打算采用行程可调的推杆电机,采用机械定深的方法比较可靠。所以我们不建议采用定时器,
当然如果你想用定时器,市面上有很多成品的,可以定时的电源插座,比我们小批量做好多了。


10
发表于 2017-6-19 11:04 | 只看该作者
不错,这个钻架我也买过一个一直没用
11
发表于 2017-6-19 23:22 | 只看该作者
好厉害的东西
12
发表于 2017-6-21 15:09 | 只看该作者
点火花加工控制进给非常关键,文中并没有介绍,之前在本论坛曾引起DIY热,后来有一家很成功,其他基本都偃旗息鼓了,原因都是基于进给控制。
13
发表于 2017-6-23 16:20 | 只看该作者
直接报个价
14
 楼主| 发表于 2017-6-24 17:44 | 只看该作者
要报价的兄弟先加个好友啊,否则系统不让发消息
15
发表于 2017-6-30 10:09 | 只看该作者
价格多少 15506361307 电话微信都可以
16
发表于 2017-6-30 15:32 | 只看该作者
快捷修理 发表于 2017-5-24 17:43
放电间隙控制器和高频电源
说起高频电源不得不吐槽一下,市场上很多便携式火花机标榜功率800W甚至1500W的 ...

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17
发表于 2017-7-28 00:19 ——“来自手机” | 只看该作者
最大空速7mm/s?比成型机还快些,成型机回升一般4mm/s,向下3mm/s。不知快捷老师如何处理好,正常放电微动进给,与异常快退,与消除后的再进给的。推杆电机是减速马达,还是类似音圈马达呢
18
 楼主| 发表于 2017-7-28 09:04 | 只看该作者
本帖最后由 快捷修理 于 2017-7-28 11:06 编辑

1.回楼上的兄弟,最大空载速度我们是通过实验,根据异常快退的需要选定的,
我们买了一系列可能用到的推杆电机,然后装机试验,观察实际效果。
事实上4mm/s到12mm/s都能正常工作,我们对比后认为7mm/s加工稳定性最好。

2.正常工作时,向下的空载速度,由我们控制器的工作点旋钮指定,范围0-全速可调,
实际使用时,向下的空载速度并没有严格的要求,只要能顺利开始放电即可。
一旦开始放电,间隙自动控制模块根据准峰值取样电压,进行PWM调速微动进给。
在进给过程一旦检测到间隙电压低于预置的整定值,立即电子刹车,停止进给。
等待间隙放电情况好转,电压回升后继续微动进给,这是比较稳定的加工状态。
当出现短路或废屑搭桥的情况,立即全速回退,直到间隙电压恢复正常,马上转进给。

3.推杆电机仍然属于一种减速马达,生产厂家非常多,应用非常广泛,所以价格便宜,
推杆电机虽然是有刷电机,但是使用寿命很长,耐用性没有问题,
推杆电机作为直线运动部件,最大缺点是精度比较差,只能用于加工非精度孔。





19
发表于 2017-7-28 12:50 | 只看该作者
快捷修理 发表于 2017-7-28 09:04
1.回楼上的兄弟,最大空载速度我们是通过实验,根据异常快退的需要选定的,
我们买了一系列可能用到的推杆 ...

谢谢老师解答!还有点不明白,间隙电压,在不同工件材质,电极大小等变化时,获得稳定加工时,间隙电压应不同。作为间隙电压的参照的参考电压调作时(是否就是老师控制器的工作点旋钮),是否会影响空载速度,和短路快退速度。另外,某一合适的间隙电压,是一个电压区域,还是一个电压点。

20
 楼主| 发表于 2017-7-28 15:16 | 只看该作者
本帖最后由 快捷修理 于 2017-7-28 15:30 编辑

对,不同工件材质、电极大小不同时,因为消耗的放电能量不同,间隙电压都会不同。
我们的控制方案是统计学加自适应控制模式,工作点是我们要求的加工速度,
合适不合适是依靠人工经验给定,不管你给多少,系统都会努力去保持加工稳定。
如果实在无法保持,说明我们要求太高了,可以适当降低一些工作点。

调节工作点旋钮会影响空载下行速度,但是不会影响短路回退速度。
因为短路回退速度就是全速,而工作点调的比较高的话,系统进给就会比较积极。

正常加工时的间隙电压肯定是一个区段,在此区段其实也表示了高频电源的利用率。
通常利用率在30%-70%之间,高频电源利用率高,说明加工电流大,加工速度快。…
事实上我们在试验中还发现了一个客观信号,这个信号只在稳定加工时存在,
在短路和空载的情况下没有信号,这个信号可以作为我们新一代自适应控制器的判断信号。
这样工作点再也无需人工给定了,系统不但能自动保持加工稳定,还能自动寻找最大的加工效率









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