Descargas Grizzly o Super Taladro

En este artículo quiero hablar sobre descargas eléctricas que pueden roer varios metales y aceros. Se tratará principalmente de mecanizado por descarga eléctrica.

Asumiré que la mayoría de ustedes están familiarizados con la soldadura por arco eléctrico y los principios operativos de este proceso. Un principio similar subyace al EDM creado por una descarga eléctrica que pasa a un arco entre dos electrodos. Si durante la soldadura el arco debe arder continuamente para obtener la costura más uniforme y de alta calidad, entonces durante el tratamiento de erosión este arco se interrumpe con cierta frecuencia. En el momento inicial de cada ruptura, una parte del metal se extrae de la superficie del material procesado. El proceso es la destrucción de un metal u otro material conductor como resultado de la exposición local a descargas eléctricas a corto plazo entre dos electrodos, uno de los cuales es una pieza de trabajo, y el otro es una herramienta de electrodo.Bajo la influencia de altas temperaturas, el calentamiento, la fusión y la evaporación parcial del metal ocurren en la zona de descarga. La intensidad de roer depende de la potencia de los pulsos incrustados en las descargas, que a su vez dependen de las características de la fuente de energía, el ancho del pulso y la pausa, durante los cuales la descarga debe poder decaer.



También debe tenerse en cuenta un parámetro tan importante como: la distancia entre electrodos, que varía en unos pocos micrómetros. Durante el procesamiento a largo plazo, la distancia entre electrodos debe mantenerse constante, y el sistema de posicionamiento coordinado (en relación con las máquinas cnc) es responsable de esto. La descarga se enciende por sí sola con suficiente holgura y voltaje (amplitud de pulso). Esta brecha no puede reducirse a cero, ya que está plagada de un corto circuito y el proceso de procesamiento se suspenderá o retrasará a tiempo.



Todos los procesos de electroerosión ocurren en un medio líquido. La mayoría de las veces, se usa agua corriente o queroseno para las partes más críticas. El líquido utilizado sirve principalmente para eliminar el calor y el lodo de la zona de influencia de los pulsos, por lo tanto, se impulsa adicionalmente a través de una serie de filtros, limpiando los productos de reacción, como los óxidos del metal que se está tratando y el electrodo, la herramienta, ya que este último también se destruye.

Hay una variedad de variedades de EDM: corte de alambre, copiado, fresado, taladros, aleaciones. El procesamiento electroerosivo se utiliza en la fabricación de una gran cantidad de clases de piezas: matrices, cavidades y moldes, matrices de máquinas, cortadores con forma de carburo y otros.

Ahora pasemos a la parte práctica.

No soy yo mismo si no hubiera intentado hacer un prototipo de generador de impulsos, al menos en una versión simple.

El generador en sí mismo es inútil, ya que debe ser parte de cualquier máquina tecnológica para el tratamiento de la erosión. En este sentido, se decidió hacer una apariencia de una máquina de perforación erosiva, ya que de uno de los proyectos anteriores todavía tenía la parte mecánica, que es una base con un travesaño en voladizo que se mueve verticalmente.

Lo único que cambié fue cambiar el accionamiento a un motor paso a paso con un codificador y conectar el eje del motor al tornillo de la correa.



El control del motor paso a paso se lleva a cabo a través del programa chino (WireCut) para controlar la máquina de corte por erosión. Este programa lo ponen principalmente los chinos en sus máquinas EDM; en Rusia, también, muchas personas lo instalan como una modernización de máquinas antiguas. Viene con la placa de expansión AutoCut. Realmente no quiero detenerme en esto, ya que esto puede inflar mucho el artículo. Además, el programador es regular, pero puede trabajar con él.

La base de la fuente de pulso era una fuente de alimentación de CC de 90V 20A. Entonces necesitas traducir este voltaje en pulsos. De lo más simple que se me ocurrió es tomar un arduino y recoger el controlador de clave inferior o superior con un transistor de potencia. Por supuesto, puede usar un chip PWM especial, pero como estaba pensando en expandir la funcionalidad en el futuro, todavía me decidí por el microcontrolador.

Entonces, ¿qué tipo de impulsos necesitamos? Y necesitamos pulsos en forma de meandro con una frecuencia constante de hasta 30 kHz y con la capacidad de cambiar el ancho del pulso.



Para cambiar el ancho de pulso, conecté una resistencia de 10 kΩ al controlador, que cambia el ciclo de trabajo de 0 a 50%, configuré la frecuencia en estática, comencé a 20 kHz.



Además, mostré los datos principales, es decir, el ancho de pulso en microsegundos y el ciclo de trabajo como un porcentaje. Extendió una pequeña bufanda y la hizo en su pequeña máquina cnc. Tengo poca experiencia en estos asuntos, pero resultó bastante bien.

Después del cableado de la placa, fue el turno de poner todo junto:



para controlar la corriente, construí un amperímetro en el circuito, lo usaré para monitorear el consumo de corriente durante el procesamiento.

Conecté el cable positivo al electrodo de trabajo, ya que usé un trozo de cable de cobre con un diámetro de 1.5 mm, es decir, haremos el agujero.

Conecté el cable negativo de la fuente de alimentación a través de la placa del generador y lo conecté a la parte metálica de sacrificio, que se perforará.

La parte es una brida hecha de acero grado 40X 5 mm de espesor.
Por supuesto, esta tecnología es mejor para procesar metal más duradero.

La brida se colocó en un recipiente de plástico sellado lleno de 1 litro de agua corriente. El agua durante el trabajo no circuló y de ninguna manera se purificó.



Después de todas las conexiones, es hora de encender todo y verificar la operación. Primero, encendí el generador y configuré el nivel de PWM en 0%. Luego encendió la fuente de alimentación y lentamente comenzó a agregar el ciclo de trabajo. Pequeñas burbujas de oxígeno comenzaron a destacarse en el electrodo de trabajo. En modo manual, llevó el electrodo a la pieza hasta que apareció la primera chispa, después de lo cual comenzó la bajada automática del electrodo a una velocidad de 1 μm / s con un ancho de pulso de 1.5 μs. Esto dio impulsos débiles y rápidamente condujo a un corto circuito. En otros intentos, comenzó a aumentar el ancho de los pulsos hasta que, cuando el electrodo se bajó automáticamente, no hubo chispas constantes sin "enchufes".

Se detuvo a un ancho de pulso de 5 μs a una frecuencia de 20 kHz. Un aumento adicional en el ancho del pulso conduce a pulsos más potentes y un aumento en la corriente, lo que sobrecalienta mi resistencia de lastre y mis transistores de potencia.



La reducción de la frecuencia dio mejores resultados debido al aumento en el ancho de la pausa. Esto hizo posible aumentar la velocidad de descenso del electrodo a 5 μm / s, las descargas se volvieron estables y la corriente aumentó a 6A. Hizo varios agujeros pasantes, la "perforación" duró un promedio de min 15, dependiendo de los "tapones" al comienzo del procesamiento y a la salida del agujero.


En resumen, podemos decir que esta construcción simplificada (prototipo) del generador de impulsos funciona. El circuito generador está lejos de ser ideal y está previsto mejorarlo en paralelo con la incorporación de nuevos modos de generación de impulsos.

Este artículo no pretende ser cierto respecto a todo lo anterior, ya que hay muchos matices que pueden no ser revelados en él.

Todos somos artistas y vemos de diferentes maneras.

¡Gracias por la atención!