Оптимальный искровой зазор2019-06-05T17:15:39+03:00

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.

svecha-web

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.