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自制简易电火花打孔机

 游仙 2014-01-15

自制的电火花机在1.5毫米厚白钢上打孔的效果。
 电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法,又称放电加工或电蚀加工。
  1943年,苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工,之后随着脉冲电源和控制系统的改进,而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。
进行电火花加工时,工具电极和工件分别接RC电源的两极,并浸入中水中。控制工具电极向工件进给,当两电极间的间隙达到一定距离时,两电极上施加的电压将水击穿,产生火花放电。
  在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能,温度可高达一万摄氏度以上,压力也有急剧变化,从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化,并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体的金属微粒,被水带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹,放电短暂停歇,两电极间水恢复绝缘状态。
  紧接着,RC充电,当电压又在两电极相对接近的另一点处击穿,产生火花放电,重复上述过程。这样,虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少,但因每秒有成千上万次脉冲放电作用,就能蚀除较多的金属,具有一定的生产率。
  在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下,一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。
 
材料:48伏电动车充电器一个,50瓦24欧电阻一个,25微法100伏无极性电容一个(电解不行)负击接铜棒,正极接工件。
关键是手要控制电极进给精度在0.01毫米以内,需要练习,用铜螺丝拧比较好控制,打孔顺便可以套扣。
这个实验有生命危险,安全电压是36伏,电动车48伏20安时充电器输出59伏2.5安,输出串电阻限流。
短路时电流2.5安,所以充电器可以安全工作,电容并联在工件和电极之间。如果听不懂的肯定不是搞电的
,为了你的小命安全。。。 。。。特别提醒家里的漏电保护器在这里不起作用!!!!!
这是最基本的电火花加工原理,在电火花下金属无法抗拒,会导电的全可以加工,只要你高兴可以在你能找到的最硬的金属上面打个洞。
当然这个实验是在做了N台电火花穿孔机后进行的,但是我觉得在应急情况下完全可以解决大问题(取断丝锥,断螺丝(开个一字口,高兴打个内6角也不难)。
3 毫米螺丝在4毫米厚板锉上套个扣,这个方法比较安全,也好控制。如图:1~2
 
 
工作液可以用油和水,油灰冒烟有味,就用自来水吧。手工只能打个洞,漂亮的是电火花机干的,0.5毫米电极在1.2毫米不锈钢针头上打孔。
 
 
打孔的活用手动是绝对没问题的,这样才能体现出极高的性价比(穿孔机10几万,便携的1万多,自己拧电阻5元,电容5元,动迁那里买个充电器5元),过几天想办法解决电极转动问题就可以用手拧出我贴出的全部样品,应该不难。放电距离则采用用手拧螺丝,手感好的直接用铜焊条捅(需要0.01毫米级别的控制能力)
 
这个电路图也可以用:
 
 
 
 
 
电阻50瓦以上,阻值可用多个并联或者串联,电容20-200微法都行,耐压起码要大于60伏。必须使用无极电容。使用电解电容有爆炸的风险。淘宝2.5元一个。极品聚丙烯电容30UF100V 电极用紫铜是标准的模具制造方法,如果你用高频电源一点问题也没有,在这里必须用黄铜。因为黄铜可以连续放电,紫铜不行,爱短路,所以慢很多。打深孔正极接工件 负极接 铜电极  打了 深浅不同几个孔 加一起有8mm深左右. 
家里玩电火花首先考虑的是电源成本问题,用流行的高频电源好像不太现实(以K为单位起跳),RC,RLC电路效率低一些,但是简单可靠便宜,直流电源便宜量又足首选48伏20安时电动车充电器,59伏2.5安培输出,淘宝加邮费50元不到。经过试验2.5安培限流条件下(充电器安全工作需要)3毫米黄铜电极对钢连续放电效果相当理想,以此推算3X3=9平方毫米,要加工10毫米电极(10X10=100)需要10个电源并联。要加工100毫米电极(100X100=10000)需要1000个电源并联。这就是工业火花机都是3相电几十个千瓦功率的原因。
    电源定了加工范围就是0。5到3-4毫米棒材,或者0.5毫米厚20毫米长片状电极(可以弯成任意形状)
因为用自来水做工作液漏电严重,加工深度有限制,如果想打深的孔只能用会冒烟的油(煤油,柴油,缝纫机油)
注意:黄铜对钢效果最好,其它也可以,只是加工时间恐怕要长10倍。另外RC放电好像是精度最高的,工业火花机最后一道工序是用RC放电精加工。在控制在几百元成本以内的条件下,经过大量实验好像只有黄铜和钢可以在RC电路自来水中,连续放电,石墨和黄铜也可以,但是好像意义不大,其它组合因不能连续放电加工时间要长5-10倍,其实RC电路加工时间比1万多元的便携火花机也就慢了一半左右(那个应当是高频电源,不然凭什么那么贵),我觉得0.5-4毫米电极的这一级别的电火花机(可以去除1-8毫米断丝锥),可以具有很高的性价比,因为电流密度的关系在大一点的火花机就需要几百甚至上几千瓦的功率,我喜欢的是能在办公室里玩的东西,用火花机切割比机械要慢很多,不过上班时间你又锯又钻又磨的,别人不说自己都不好意识,玩火花机无声无味无烟,手动熟练了,合自动的一样快,不过一想咱用20元钱就可以干1万甚至几十万机器才能干的事就平衡了。
     电流不能太 大.电流的上限是不发生电弧放电(成电焊机了),电容的上限好像是超过80微法效果不大,一般电火花机床都有10几个至几十个开关旋钮设置电参数,微精加工规准6档电容是从0.0015微法到0.036微法,不过那是在煤油里放电,自来水里好像有文献说小于2微法不容易放电。36伏充电器加工的孔感觉和线切割很像,要精度高不能用自来水,会有电解腐蚀效果,用不导电的油会搞得满屋子烟,不适合工作环境小的地方使用. 
      通孔可以简单做到一根电极前面细一点初加工,后面降低电压,减小电容精加工,理论上可以加工出镜面。
不过我觉得干在不锈钢薄板上开槽打孔之类的活,比较合理。0.3毫米黄铜片在0.4毫米厚不锈钢方管上开槽.有人问:1、固定电极的铜线圈是只起导向和导电作用,还是另有其他作用。
2、如何加个简单的短路保护装置。答:1.在保证导向精度的条件下,这是最快最省事的方法了.2。电阻就是短路保护用的,短路时电源满负荷。
石墨对黄铜非常好,对钢最好的是黄铜(用自来水的情况下)如图
 我说一下关于触电的问题,应该是人体持续通过50毫安电流。会危及生命,大量检测结果显示,人体的最小电阻是800欧姆,依据此结果安全电压被确定为36v。依据不同的环境和个人情况,有的人两手抓220v的电都没有问题,但是千万不可以因此忽视安全问题。
     如果想搞做模具的电火花机床的问题还需要研究,如果只是偶尔打个洞的话RC电路也就比高频电路慢一倍左右,现在需要研究的是如何能设计出简单可靠安全廉价的手动电极进给装置,如果成功了就是满世界1万多元便携式电火花穿孔机的终结者。
简易电火花和一分钱一分货的家用机床,DIY雕刻机等最大的区别就是这不是玩具,10元钱电路产生的电火花和几万几十万电路出来的温度是一样的,也就是说可以加工一样的材料,因为是非接触加工,那些空载精度很好的木头塑料铁皮做的玩具雕刻机完全有可能改造成实用的电火花模具机,山寨手机是咱家特色,能不能出现山寨火花机呢?如电动车充电器是最容易买到的,性价比最高的开关电源,60伏2.5安培35元,而且在现有的条件下负极接黄铜电极,正极接工件加工速度最快。原理很复杂,证明极简单,30秒就足够了。
     也有人想:关于给进和走线路的问题,我这么想,这个坛子里大多数人都有雕刻机吧,从数万元的铣床到几百块的pvc的雕刻机都有,找个大的方容器固定在工作台上,把电极装在z轴上,这样不就成数控的了嘛!要干活,大水盆端上去,把电极往z轴一装,ok,不用了,大水盆端下来就成了,没有雕刻机就买一套自己装吧,现在淘宝上一套pvc的全套也就几百块,这点钱都不想话还要折腾,那就没法了。
在2.3毫米的滚珠上打0.5毫米孔,电容用1微发就可以了,0.5毫米黄铜电极管可以作微型台灯。
 
 在练习时先用刀片练,最好用3毫米螺丝推电极,好控制一点。坑多了就是孔了,起码钻头打不动,开始肯定很慢的,里面窍门要慢慢体会,要不怎么叫绝技呢。
关于价格和成本问题.这个问题的关键是你想投入多少搞这个东西,火花机国产的7万起价,进口的10万开始,只打孔同样是电极消耗大的的取断丝锥机7千到2万多,我这里火花机打一个孔报价15元,你自己做只要花几十元就可以打孔了,3毫米铜焊条4元一米长,起码可以打一米深的孔,你要用合金钻头可是60元一根。好像很多人都想做能加工模具的火花机,用不到一千元的DIY一台简易模具火花机,这个还真的可能办到,一个雕刻机的Z轴在加一台手提式逆变直流电焊机改的电源就行,功率4-5个千瓦,加工小模具应该够用了,几十到上百倍的价格差距还是很有钱途的。不过24v变压器+倍压整流也可用。
拍了两个视频 手法不是很好 给大家看看 请不要见笑。用的是我做的自动电火花打孔机
http://v.youku.com/v_show/id_XMTQ0MTQ2MTQw.html
http://v.youku.com/v_show/id_XMTQ0MTQ2MDQw.html
刀上打孔可以用射钉枪弹壳做电极。空心的速度快,打大孔可能需要用超市卖的纯净水,自来水漏电太大。
手动在0.8毫米轴上打0.3毫米孔的方法:
70伏电源,40瓦灯泡做电阻,1微法电容,泡在机油里。2毫米螺丝+小磁铁用热熔胶粘到1毫米外径0.3毫米内径铜管上。电极是弹子锁里的黄铜弹簧。
总之,这项技术的关键在于间隙的调整。
 
  
 
 



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