11.2.. Вырезные станки.

Вырезные станки в зависимости от числа одновременно обрабатываемых деталей бывают одно- и многопозиционные. По типу приме­няемой системы управления они подразделя­ются: на станки с аналоговыми системами управления (электроконтактной и фотокопи­ровальной) и на станки с устройствами ЧПУ. Промышленностью выпускаются станки нор­мальной, повышенной и высокой точности.

Электроэрозионные вырезные станки имеют следующие достоинства.

1. Отсутствует необходимость примене­ния фасонных электродов-инструментов (ЭИ).

2. Возможно изготовление деталей с эк­видистантным профилем при использовании одной программы ЧПУ, например матриц, пуансонов, съемников и пуансоно держателей вырубных штампов.

3. Отсутствует необходимость учета изно­са электродов, так как обработка осуществля­ется в режиме непрерывной подачи новых участков равномерно движущейся проволоки.

4. Возможно получение деталей сложной формы и очень малых размеров, изготовление которых другими способами вызывает затруд­нения.

5. Возможно автоматическое управление.

6. Исключена опасность возникновения пожара, так как в качестве рабочей жидкости применяется вода.

7. Возможна эффективная обработка опытных образцов деталей и профильных ка­либров.

Однопозиционные станки осуществляют обработку деталей одним электродом-проволокой.

Принцип вырезания деталей с цилиндрической образующей представлен на рис. 11.2, а.

Проволочный ЭИ внедряется в заготовку, образуя узкую щель шириной b_п, равной сумме диаметра проволоки d и двух боковых зазоров S_L между проволокой и дета­лью (рис. 11.2, б).

b_п = d + 2S_L

Можно выделить следующие основные узлы электроэрозионного вырезного станка: координатный стол с приводами подач; уст­ройство направляющих проволочного электро­да (проволоки); перемотки и натяжения; аг­регат подготовки и подачи в зону обработки рабочей жидкости; систему управления пода­чами; генератор импульсов технологического тока.

Вырезные электроэрозионные станки, как правило, работают в декартовой (прямоугольной) системе координат, при этом в зависимости от функционального назначе­ния наиболее часто встречается следующая компоновка координатных столов.

1. Деталь устанавливается на крестовом столе (рис. 11.3, а) и вместе с ним соверша­ет координатные перемещения; при этом при переходе от консольного крепления детали (рис. 11.3, б) к креплению на опорах стола (рис. 11.3, в) допустимая масса детали уве­личивается на один-два порядка.

2. Деталь неподвижна, а координатные перемещения имеет инструментальная скоба, закрепленная на жестком портале (рис. 11.3, г).

3. В крупных станках, имеющих пор­тальную конструкцию, инструментальная ско­ба с проволочным электродом перемещается вдоль портала, а деталь со столом движется в перпендикулярном направлении (рис. 11.3, в). В такой конструкции допустимая масса детали достигает 15000 кг при габаритных раз­мерах 1200 х 1200 мм.

Рис. 11.2. Схемы вырезания проволочным ЭИ:

а - структурная схема электроэрозионного станка; б - прорезка щели; 1 - рабочая скоба; 2 - рабочий стол; 3 - ванна с рабочей жидкостью; 4 - заготовка детали; 5 - проволочный ЭИ; 6- координатный стол; 7- двигатели подач по осям X и У; 8- система управления подачами; 9- генератор импульсов технологического тока; 10 - блок перемотки и натяжения проволочного ЭИ; 11 - регулирующее устройство подачи рабочей жидкости; 12 - насос; 13 - бак для хранения рабочей жидкости

Рис. 11.3. Компоновка вырезных станков:

а - крестовый стол; б - крестовый стол с консольным креплением детали; в - деталь со столом перемещается в одном направлении, а рабочая скоба на портале - в другом направлении; г - деталь неподвижна, каретка перемешается на жестком портале

Приводы подачи вырезных станков с ЧПУ должны иметь высокие динамические характеристики, определяющие эффективное регулирование малых (3-8 мкм) межэлек­тродных зазоров, обладать полосой пропуска­ния не менее 70 - 100 Гц, обеспечивать широ­кий диапазон регулирования частоты враще­ния, равномерность вращения при малых обо­ротах и жесткие механические характеристики.

Привод с высокомоментными двигателями, допускающий безредукторную беззазорную передачу, удовлетворяет указанным требовани­ям, обеспечивая скорость позиционирования до 600 - 900 мм/мин, что на порядок выше, чем у шагового привода.

Механизмы перемотки, натяжения и на­правляющие проволоки предназначены для обеспечения прямолинейности, малых колеба­ний и постоянства скорости движения прово­локи. Прямолинейность достигается усилием натяжения. Кроме натяжения проволоки на амплитуду колебаний влияет расстояние между направляющими, зависящее от толщины выре­заемой детали.

Для электроэрозионной вырезки исполь­зуют следующие марки проволоки: латунная ДКРПМ Л63, медная ММ, молибденовая МЧ-1-А, вольфрамовая ВА-1-А. При точных работах применяют проволоку 1-го и 2-го классов точности, у которой допустимые от­клонения диаметра не превышают 0,0015 мм. Существуют типы проволоки, калиброванные через 1-2 мкм.

Направляющие элементы выполняют в виде различных конструкций: призм, про­странственных лабиринтов из штифтов, под­вижных и неподвижных роликов, сегментных призм, фильер и т.п. К системе направления проволочного ЭИ предъявляются следующие требования: постоянство силы трения прово­локи при её перемещении; надежная фиксация и отсутствие смещения; постоянство натяже­ния проволочного электрода; уменьшение амплитуды поперечных колебаний.

Системы направления проволоки посто­янно совершенствуются.

Требование к токоподводам заключается в том, чтобы они располагались как можно ближе к зоне обработки, не создавали допол­нительной значительной силы трения и до­полнительной потери энергии импульсов тех­нологического тока. В настоящее время при­меняются токоподводы скольжения и вра­щающиеся. Обычно они располагаются под нижней и над верхней направляющими.

Механизмы перемотки и натяжения предназначены для обеспечения непрерывной и направленной подачи проволочного ЭИ. Механизм перемотки должен обеспечивать плавное и непрерывное движение ЭИ с задан­ной скоростью.

Механизм натяжения обеспечивает по­стоянство натяжения проволочного ЭИ. В широко распространенной схеме механизма натяжение создается электродвигателем, рабо­тающим в режиме торможения.

В последних моделях станков механизм привода подачи выполняется отдельным уз­лом. Скорости разматывания и натяжения проволоки настраиваются независимо друг от друга. Разматывание осуществляется двигате­лем постоянного тока с постоянным вращаю­щим моментом. Натяг задается грузом или тормозной муфтой, изменяется электронным регулятором и поддерживается с точностью не менее 5 %. Намотка проволоки после ее про­хождения через рабочую зону осуществляется с помощью катушки достаточно больших разме­ров с устройством укладки проволоки. На некоторых станках зарубежных фирм уста­навливают устройства для резки отработанной проволоки или укладки ее в бункер, что обу­словлено принципом действия устройства ав­томатической заправки проволоки.

При изготовлении матриц вырубных штампов и фильер в зависимости от их назна­чения и конструкции требуется иметь угол наклона образующей рабочего профиля мат­рицы от нескольких угловых минут до не­скольких градусов. В соответствии с этим тре­бованием многие вырезные станки оснащают устройствами для получения конических по­верхностей, обеспечивающих постоянный или переменный угол наклона профиля.

В современных станках верхняя направ­ляющая рабочей скобы размещена на коорди­натном столе, имеющем приводные электро­двигатели (рис. 11.4), управляемые четы- рехкоординатной системой ЧПУ. Преимуще­ствами такого устройства являются постоянст­во скорости перемещения независимо от угла наклона профиля детали, возможность изго­товления деталей с острым углом и получения переменных углов наклона профиля детали.

Станки могут оснащаться устройством автоматической заправки проволоки.

На большинстве электроэрозионных вы­резных станков обработка деталей ведется с прокачкой рабочей жидкости через зону реза­ния коаксиально проволочному ЭИ, через сопло. Прокачка проводится сверху и снизу при независимом регулировании расхода ра­бочей жидкости. При такой подаче рабочей жидкости обработка ведется без погружения в ванну, что гарантирует стабильность электро­проводности жидкости в рабочей зоне, обеспечивает малые потери энергии разрядных импульсов, увеличивает скорость резания и уменьшает нагрузку на станину станка.