Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Электроэрозионная обработка (ЭЭО) относится к группе методов, в которых съем материала происходит за счет электрических разрядов между электродом и заготовкой в среде диэлектрика. В отличие от лезвийного резания, здесь отсутствуют значительные силы резания, однако требования к точности позиционирования осей и стабильности траектории чрезвычайно жесткие. Допуски на контурную точность современных проволочных и копировально-прошивочных станков составляют единицы микрометров, а шероховатость обработанной поверхности может достигать Ra 0,08 мкм.
Именно поэтому узлы перемещения -- направляющие, приводы осей (шарико-винтовые передачи с серводвигателями), подшипники механизмов протяжки проволоки и системы обратной связи -- определяют итоговое качество детали. Два ведущих производителя электроэрозионного оборудования -- FANUC (Япония) и GF Machining Solutions (Швейцария, бренд AgieCharmilles) -- используют различные инженерные подходы к обеспечению прецизионного перемещения, хотя оба применяют ШВП в качестве основного механизма привода осей. В данной статье подробно рассматриваются подшипники, привод осей и направляющие в станках серий FANUC Robocut α-C400iC / α-C600iC / α-C800iC, а также AgieCharmilles CUT P 350/550/800 и FORM P 350/600.
Серия FANUC Robocut α-CiC представляет собой новейшее поколение проволочно-вырезных электроэрозионных станков японского производителя. Все модели линейки выпускаются на заводах FANUC в Японии и оснащаются ЧПУ FANUC 31i-WB с возможностью контроля до семи осей. Станки серии α-CiC рассчитаны на высокую жесткость конструкции, подтвержденную методом конечных элементов (FEM) и испытаниями на полноразмерных прототипах.
Привод осей X, Y, Z, U и V серии Robocut α-CiC реализован на базе серводвигателей FANUC серии αi с прецизионными шарико-винтовыми передачами. ЧПУ FANUC 31i-WB обеспечивает цифровое сервоуправление с минимальным шагом перемещения (дискретностью) 0,0001 мм (0,1 мкм). Система управления разрядом iPulse3 совместно с источником питания SF3 реализует высокоскоростную стабильную обработку с минимальным оплавленным слоем.
Ключевые технологические особенности системы управления осями в серии α-CiC:
Компенсация погрешности шага винта -- встроенная функция, которая при помощи датчиков и программного обеспечения определяет и корректирует ошибки шага ШВП. Это повышает точность позиционирования, снижает износ и продлевает срок службы механики. Опционально станки могут оснащаться линейными шкалами для замкнутого контура управления положением (fully closed loop), при котором фактическое перемещение суппорта измеряется непосредственно, а не по углу поворота серводвигателя.
Термокомпенсация с использованием алгоритмов машинного обучения (AI Thermal Displacement Compensation) -- множество температурных датчиков (стандартно -- 3, опционально -- 7) отслеживают тепловое состояние станка, а нейросетевая модель вычисляет оптимальную коррекцию положения проволоки даже при колебаниях температуры цеха. Это критически важно для длительных автоматических циклов.
Контроль натяжения проволоки реализован с помощью двух серводвигателей FANUC (twin servo wire tension control). Запатентованная система обеспечивает стабильное натяжение на протяжении всего реза, исключая отклонение проволоки при изменении скорости подачи и условий промывки.
Все модели серии α-CiC оснащены закаленным рабочим столом повышенной долговечности. Станок α-C800iC, представленный в 2024 году, является самой крупной моделью линейки и предназначен для обработки деталей массой до 3 000 кг при перемещениях до 800 мм по оси X и до 500 мм по оси Z (опция). Время заполнения рабочей ванны составляет 120 секунд (стандарт) или 160 секунд (с опцией Z500).
Система автоматической заправки проволоки AWF3 третьего поколения заправляет проволоку за 10 секунд. Заправка возможна в погруженном состоянии при толщине заготовки до 250 мм (α-C400iC) и до 500 мм (α-C800iC с опцией Z500). При обрыве проволоки система AWR (Auto Wire Repair) автоматически восстанавливает заправку через рез без возврата к стартовой точке.
Проволока протягивается между верхней и нижней направляющими головками через систему подающих и приемных роликов. Проволочные направляющие представляют собой алмазные или сапфировые втулки с зазором 2-5 мкм относительно диаметра проволоки. Направляющие ролики оснащены миниатюрными прецизионными шарикоподшипниками.
Подшипники роликов протяжки проволоки относятся к классу миниатюрных радиальных шариковых с наружным диаметром от 10 до 30 мм. Их характерные особенности: класс точности не ниже P5 (ABEC 5) по ГОСТ 520-2011 / ISO 492:2023, закрытое исполнение с заводской смазкой (для защиты от деионизированной воды), малый момент трения для обеспечения стабильного натяжения тонкой проволоки.
AgieCharmilles (входит в GF Machining Solutions, Швейцария) -- один из старейших производителей электроэрозионного оборудования с более чем вековой историей в этой области. Станки AgieCharmilles используют привод осей на основе шарико-винтовых передач с серводвигателями, дополненный обязательными линейными стеклянными шкалами высокого разрешения для замкнутого контура управления.
Проволочные электроэрозионные станки AgieCharmilles CUT P оснащены запатентованной механической системой QUADRAX. В этой системе стол, рабочая ванна и диэлектрическая жидкость остаются неподвижными, а перемещаются только верхняя и нижняя направляющие головки. Это позволяет обрабатывать тяжелые заготовки без влияния их массы на динамику осей.
Оси X/Y и U/V приводятся шарико-винтовыми передачами через серводвигатели с ротационными энкодерами. При этом перемещения U и V равны перемещениям X и Y соответственно, что обеспечивает полноценную конусную обработку с большими углами наклона. Ключевой особенностью является двойной контур измерения: ротационный энкодер на двигателе контролирует усилие привода, а линейная стеклянная шкала с разрешением 50 нм измеряет фактическое положение оси. ЧПУ формирует управляющий сигнал на основании показаний стеклянной шкалы, компенсируя тепловые деформации и упругие ошибки ШВП в реальном времени.
Станина станков CUT P изготовлена из материала Rhenocast -- полимерного гранита (минерального литья). Теплопроводность полимерного гранита составляет порядка 1,0-1,5 Вт/(м*К), тогда как у серого чугуна она достигает 46-52 Вт/(м*К). Благодаря этому тепловые деформации станины от внешних температурных колебаний существенно снижаются. Дополнительно Rhenocast обладает виброгасящей способностью, значительно превышающей показатели чугуна.
В моделях CUT P 350 Pro и CUT P 550 Pro опционально доступна активная термостабилизация: циркуляция диэлектрика через каналы в станине поддерживает температуру в пределах ±0,2°C даже при нестабильной температуре цеха. Генератор разрядов IPG-DPS (Intelligent Power Generator with Direct Power Supply) обеспечивает шероховатость поверхности до Ra 0,08 мкм и точность позиционирования ±2 мкм.
Копировально-прошивочные станки AgieCharmilles FORM P используют укороченную C-образную станину из массивной чугунной отливки, обеспечивающую механическую жесткость и стабильность на протяжении всего срока эксплуатации. Привод осей также реализован на ШВП с сервоуправлением по замкнутому контуру.
Система измерения аналогична серии CUT P: серводвигатель с энкодером управляет перемещением через ШВП, а линейная стеклянная шкала с разрешением 50 нм контролирует фактическое положение.
Ось C (вращение электрода) оснащена механизмом Accura-C повышенной жесткости, способным воспринимать моменты инерции до 5 000 кг*см². Это критически важно при прожиге глубоких полостей тяжелыми электродами, когда пульсации диэлектрика создают боковые силы. Опционально доступен измерительный щуп Renishaw для размерного контроля обработанных полостей и привязки заготовки без снятия со стола.
Генератор разрядов ISPG (Intelligent Speed Power Generator) совместно с технологией iGAP оптимизирует параметры искры: мощность разряда варьируется отдельно для фронтальной и боковых поверхностей электрода. Технология iQ (innovative Quality) позволяет выполнять практически безизносную эрозию графитовыми и медными электродами, сокращая количество необходимых электродов.
Направляющие в электроэрозионных станках обеспечивают прямолинейность перемещения суппортов с направляющими головками (в проволочных ЭЭО) или пиноли с электродом (в прошивочных). Основные типы направляющих:
В прецизионных ЭЭО станках широко применяются роликовые линейные направляющие, например, серии THK SRG или аналогичные. Роликовые направляющие обладают рядом преимуществ перед шариковыми: увеличенная контактная площадка (линейный контакт ролика вместо точечного у шарика) обеспечивает более высокую жесткость и грузоподъемность при тех же габаритах. По данным каталогов THK и HIWIN, жесткость роликовых направляющих в 1,5-3 раза выше, чем у шариковых аналогов сопоставимого типоразмера. Для станков ЭЭО это означает лучшую повторяемость позиционирования.
Для наиболее прецизионных узлов, где требуется минимальное трение при высокой жесткости, могут применяться направляющие с перекрестными роликами THK. В них цилиндрические ролики расположены поочередно под углом 90° друг к другу, что обеспечивает восприятие нагрузок во всех направлениях и исключительную точность перемещения.
Класс точности направляющих для ЭЭО составляет не ниже SP (Super Precision) или UP (Ultra Precision) по классификации THK, что соответствует погрешности прямолинейности перемещения порядка 2-3 мкм на длине 1 000 мм.
В электроэрозионных станках подшипники применяются в нескольких ключевых узлах: опоры ШВП, ролики протяжки проволоки, поворотные оси, подшипники дополнительных механизмов (автоматическая заправка проволоки, устройства смены электродов).
Шарико-винтовые передачи в станках FANUC Robocut и AgieCharmilles устанавливаются на радиально-упорные шарикоподшипники (по ГОСТ 831-2022), смонтированные попарно с предварительным натягом. Предварительный натяг исключает осевой люфт и повышает жесткость опорного узла. Типичная схема установки -- пара подшипников с преднатягом на стороне привода и "плавающая" опора на противоположном конце. Класс точности подшипников опор ШВП -- не ниже P4 (ABEC 7) по ГОСТ 520-2011 / ISO 492:2023.
Подшипники натяжных и направляющих роликов проволоки работают в специфических условиях: постоянный контакт с деионизированной водой, малые нагрузки при высоких требованиях к плавности вращения. Типоразмеры -- от 3x10x4 мм (тип 623) до 10x30x9 мм (тип 6200). Для защиты от коррозии применяются подшипники с двусторонними уплотнениями и коррозионностойкой смазкой. В ряде случаев используются подшипники из нержавеющей стали (AISI 440C) или с керамическими шариками (Si3N4) для повышения ресурса в среде диэлектрика.
Деионизированная вода, используемая в качестве диэлектрика в проволочных ЭЭО, является агрессивной средой: она вымывает смазку из направляющих и подшипников, ускоряет коррозию стальных элементов. Регулярное обслуживание узлов перемещения -- обязательное условие сохранения заводской точности станка.
Линейные роликовые и шариковые направляющие нуждаются в периодическом пополнении смазки. Производители THK и HIWIN рекомендуют централизованную систему смазки с автоматическим дозированием (для станков серии Robocut доступна опция автоматической смазки). Интервал смазки зависит от интенсивности эксплуатации, но обычно составляет 500-1 000 часов работы. Смазочные материалы должны быть совместимы с деионизированной водой и устойчивы к вымыванию.
ШВП требуют контроля предварительного натяга подшипниковых опор и проверки осевого люфта. Износ шариков и дорожек качения приводит к увеличению мертвого хода. В станках AgieCharmilles система двойного измерения (энкодер + стеклянная шкала) компенсирует деградацию ШВП до определенного предела. В станках FANUC Robocut система компенсации погрешности шага также минимизирует влияние износа. Класс точности ШВП в станках ЭЭО -- как правило C3 или C5 по ISO 3408 / DIN 69051. Для класса C3 допустимая вариация перемещения на длине 300 мм (v300p) составляет порядка 8 мкм, для C5 -- порядка 18 мкм (значения по JIS B1192 / ISO 3408).
Оба производителя используют ШВП с серводвигателями для привода осей, однако подходы к обеспечению прецизионности существенно различаются. FANUC делает ставку на программную компенсацию погрешностей (AI-термокомпенсация, коррекция шага ШВП) и опциональные линейные шкалы, тогда как AgieCharmilles применяет обязательный двойной контур измерения с линейными шкалами и особую конструкцию станины.
Для технического обслуживания и ремонта электроэрозионных станков Fanuc Robocut и AgieCharmilles необходимы прецизионные комплектующие: направляющие, подшипники и шарико-винтовые передачи.
Модели α-C400iC, α-C600iC и α-C800iC используют серводвигатели FANUC серии αi в сочетании с прецизионными шарико-винтовыми передачами. ЧПУ FANUC 31i-WB обеспечивает цифровое управление с дискретностью 0,0001 мм (0,1 мкм), программную компенсацию погрешности шага ШВП и AI-термокомпенсацию. Опционально доступны линейные шкалы для организации замкнутого контура управления по положению.
AgieCharmilles CUT P и FORM P штатно комплектуются двойной системой измерения: ротационный энкодер на серводвигателе плюс линейная стеклянная шкала с разрешением 50 нм на каждой оси. Такая система одновременно обеспечивает контроль положения и защиту от столкновений. В FANUC Robocut α-CiC базовая система использует высокоразрешающие энкодеры на серводвигателях с программной компенсацией ошибок, а линейные шкалы доступны опционально.
На направляющих и натяжных роликах протяжки проволоки устанавливаются миниатюрные радиальные шарикоподшипники с наружным диаметром от 10 до 30 мм, класс точности не ниже P5 (ABEC 5) по ГОСТ 520-2011 / ISO 492:2023. Подшипники имеют закрытое исполнение (2RS или 2Z) с заводской смазкой для защиты от деионизированной воды. В ряде случаев применяются подшипники из нержавеющей стали или с керамическими шариками Si3N4.
Система QUADRAX обеспечивает неподвижность стола, рабочей ванны и диэлектрика -- перемещаются только направляющие головки. Оси X/Y и U/V полностью независимы, причем ходы U и V равны ходам X и Y соответственно. Масса заготовки не влияет на динамику осей, что обеспечивает стабильность обработки тяжелых деталей и большие углы конусной обработки.
Rhenocast -- полимерный гранит (минеральное литье), используемый в станинах AgieCharmilles CUT P. Его теплопроводность составляет порядка 1,0-1,5 Вт/(м*К), что значительно ниже показателя серого чугуна (46-52 Вт/(м*К)). Виброгасящая способность Rhenocast также существенно превышает показатели чугуна. Это минимизирует тепловые деформации и повышает долговременную точность обработки.
Роликовые линейные направляющие предпочтительнее для основных осей ЭЭО станков благодаря более высокой жесткости (в 1,5-3 раза выше при сопоставимых габаритах по данным каталогов THK и HIWIN) и грузоподъемности. Линейный контакт ролика обеспечивает лучшую повторяемость позиционирования. Шариковые направляющие могут применяться для вспомогательных осей, где важнее плавность хода при малых нагрузках.
Направляющие требуют пополнения смазки каждые 500-1 000 часов. ШВП -- проверка люфта и смазка каждые 1 000-2 000 часов. Подшипники опор ШВП -- контроль вибрации каждые 3 000-5 000 часов. Стеклянные шкалы -- очистка считывающих головок каждые 500-1 000 часов. Работа в среде деионизированной воды ускоряет вымывание смазки, поэтому интервалы могут быть сокращены. Всегда следуйте рекомендациям руководства по эксплуатации конкретного станка.
В станках FANUC Robocut α-CiC термокомпенсация реализована на основе алгоритмов машинного обучения (AI Thermal Displacement Compensation). Стандартно используются 3 температурных датчика, опционально -- 7. Нейросетевая модель определяет оптимальную величину коррекции положения проволоки в реальном времени, компенсируя тепловые деформации конструкции даже при нестабильной температуре цеха.
В прецизионных ЭЭО станках используются ШВП класса точности C3 или C5 по ISO 3408 / JIS B1192. Класс C3 обеспечивает допустимую вариацию перемещения на длине 300 мм (v300p) порядка 8 мкм, C5 -- порядка 18 мкм. Остаточные ошибки компенсируются системами обратной связи: программной коррекцией (FANUC) или замкнутым контуром по линейным шкалам (AgieCharmilles).
Да, оба семейства станков широко используются при изготовлении штамповой оснастки: вырезка пуансонов, матриц, направляющих колонок и втулок. Проволочная электроэрозия обеспечивает точный профиль режущих кромок и минимальные зазоры между пуансоном и матрицей. Точность на микронном уровне и шероховатость Ra 0,08 мкм при финишных проходах позволяют получать рабочие поверхности штампа без дополнительной доводки.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.