Зачем ЭИ станку оптимальный искровой зазор?
Почему размер электроискрового зазора вообще важен? Попробуем объяснить на простом примере:
Автомобилисты со стажем знают, как важен зазор в свече зажигания. Большой зазор — слабая искра, слишком малый — нестабильное зажигание. Чем точнее отрегулирован зазор, тем качественнее и быстрее воспламеняется топливо.
Электроискровая (электроэрозионная) обработка — процесс значительно более сложный, чем зажигание в двигателе внутреннего сгорания.
Рабочий инструмент в электроискровом процессе — искра! Множество — сопокупности — электроискровых разрядов в межэлектродном зазоре (МЭЗ) между электродом-инструментом и обрабатываемой заготовкой.
Оптимальный зазор в электроэрозии — это оптимальные энергетические режимы искрообразования и, как результат, оптимальный съем металла заготовки и максимально производительная и качественная обработка при наименьшем износе электрода.
Зазор в ЭИ обработке непрерывно меняется.
Проблема, однако, в том, что зазор в ЭИ обработке непрерывно изменяется по ходу процесса, по мере эродирования металла. Другими словами, зазор в ЭИ обработке понятие не статическое.
Зазор необходимо непрерывно корректировать, меняя относительное положение электрода (и детали). Чем чаще и динамичнее такая коррекция выполняется, тем больший процент времени зазор поддерживается оптимальным, а процесс электроэрозии стабильно эффективным.
Могут ли инертные ШВП приводы с шарико-винтовыми парами (ШВП) с их патологиями в виде люфтов, мертвых ходов и других врожденных конструкционных пороков эффективно корректировать взаимное положение так, чтобы зазор всегда оставался в пределах оптимального?
Ответ очевиден!
Фактические точки, куда привод с ШВП подает электрод, оказываются в широкой области зазора, в несколько раз большей, чем область оптимального зазора. В результате ЭИ станки с ШВП-приводами большую часть рабочего цикла работают малоэффективно, с зазорами больше или меньше оптимального и, соответственно, со сниженными или завышенными энергетическими режимами.
Высокомоментные сервоприводы Sodick с планарными линейными двигателями корректируют положение электрода в соответствии с командами компьютерного ЧПУ 500 раз в секунду!
Задача сервосистем приводов электроискрового станка — подать электрод максимально точно в командную точку, рассчитываемую КЧПУ.
Величину оптимального зазора задает система компьютерного ЧПУ Sodick, рассчитывая ее по состоянию зазора и данным «базы знаний» ЭИ обработки. В каждый момент обработки КЧПУ задает свои оптимальные энергетические режимы искрообразования и величины перемещения электрода. В результате достигается наиболее производительная и качественная обработка при наименьшем износе электрода.
Идет ли речь о прошивной электроэрозии или о проволочно-вырезном электроискровом резании, физика процессов сходна. КЧПУ прогностически рассчитывает электроискровые режимы и коррекции положения электрода относительно детали. Чем чаще выполняются такие коррекции, тем стабильнее и оптимальнее идет процесс.
В прошивной электроэрозии зазор меняется в ходе [планетарных] осцилляций — малых перемещений электрода перпендикулярно оси обработки. (В большинстве случаев осцилляции выполняются по осям XY, чтобы способствовать эвакуации шлама.) И паралельно идут релаксации электрода: электрод отводится вверх для эвакуации шлама и опускается вниз для электроискрового съема металла заготовки.
Задача сервосистем приводов ЭИ станка — подать электрод максимально точно в командную точку, рассчитываемую КЧПУ.
Инертные ШВП-приводы справляются с этой задачей весьма посредственно.
Планарные линейные сервоприводы поддерживают межэлектродный зазор оптимальным несравненно эффективнее!
Линейные приводы — будущее электроискрового станкостроения!
Обычные приводы с ШВП не способны делать это с достаточной быстротой и точностью. Причина — врожденные конструкционные пороки ШВП-приводов:
- малая скорость
- низкая динамика
- большая инерционность
- температурные деформации множества металлических частей
- наличие люфтов (отсюда мертвые ходы)
- нестабильность по трению (скачкообразные подачи)
- погрешность шага винтов
Фактические точки, куда привод с ШВП подает электрод, оказываются в широкой области зазора, в несколько раз большей, чем область оптимального зазора. В результате ЭИ станки с ШВП-приводами большую часть рабочего цикла работают малоэффективно, с зазорами больше или меньше оптимального и, соответственно, со сниженными или завышенными энергетическими режимами.
Только ЭЭ станки с планарными линейными сервоприводами впервые гарантируют точное и одновременно динамичное позиционирование электрода в область оптимального зазора. Это достигается благодаря несравнимо более высокой точности и динамике (моментальности) линейных сервоприводов с планарными ЛД.
Достоинства линейных сервоприводов:
- скорость сервоподач — до 36 м/мин (600 мм/сек), максимальное ускорение — до 2,00G!
- крайне малая инерция;
- отсутствуют передаточные механизмы — отсутствуют зазоры — изчезают люфты — исчезли мертвые ходы!
- минимум трения (только в направляющих) — исчезли скачкообразные подачи!
- исключен винт ШВП — избавились от погрешности шага винта и необходимости ее компенсации;
- минимум термодеформаций благодаря собственной уникальной системе охлаждения и конструкционной керамике с особо малым тепловым расширением (охлаждение необходимо лишь на высоконагруженных приводах прошивных станков и крупногабаритных вырезных).
Для справки:
В настоящее время компания Sodick производит линейные планарные (плоско-параллельные) линейные двигатели и сервоприводы на таких ЛД, которые обеспечивают:дискретность 1 (один) нм (нанометр) в прецизионных станках Sodick!
- скорость свыше 100 м/мин в высокоскоростных станках Sodick!
- ускорение свыше 5G в высокомоментных станках Sodick!
Такие характеристики недостижимы ни для ШВП-приводов, ни для формально линейных штоковых (цилиндрических) приводов. Причины, почему это недостижимо для ШВП-приводов, перечислены выше и вполне очевидны. Что же касается штоковых приводов, то их слабая тяга ограничивает их применение лишь малыми проволочно-вырезными ЭИ станками. Если такие приводы, разработанные для сборочных роботов, попытаться поставить в прошивной станок, то они не смогут поднять даже легкий электрод.