Generator voor een draadvonk machine

[Arie Kabaalstra]

Luitjes, vonkentrekkers onder ons..

zoals bekend is mijn kennis van electronica vrijwel nihil.. 'k weet dat je met 2 transistors, 2 condensatoren en 2 weerstandjes een "flipflop" kan bouwen.. en dat een condensator in feite net zoiets voor electriciteit is als een Perswindketel voor een pomp..

Zoals een vriend van mij ooit zei: Voor elk electronisch component is er een hydraulische of pneumatische evenknie..
Dat heeft me zeker wel geholpen met het "doorgronden" van electronica.. maar toch.. 't is niet mijn vak.

een draadvonkmachine.. 't idee van zo'n machine hebben, bouwen.. dat blijft jeuken op onbereikbare plaatsen.. daar moeten we toch wat mee kunnen doen.. alleen.. hoe?..

Ik heb op Internet wel schematische voorstellingen van de electronica gevonden, maar ik kan ze door mijn gebrekkige electronica kennis niet op juistheid of bruikbaarheid controleren.

vandaar..mijn vraag.. hoe bouw ik een werkende generator?
Op mijn zoektocht vond ik onder andere deze video op Youtube:


Ene Jaakko Fagerlund uit Finland heeft zelf een draadvonkmachientje gebouwd.
en de specificaties die hij opgeeft voor zijn machine zitten voor mijn gevoel in de "Goldielocks-zone".. te weten:
100 VDC 5A, met een 10kHz frequentie
nou moet dat als het even kan wel een blokgolf zijn, en dan met een regelbare "Off Time".. die "Offtime" is nodig om de draad niet in één keer door te fikken, en om de spaantjes weg te kunnen spoelen.. ook de gasmantel die ontstaat rond de draad, door de hitte van de vonkoverslag moet kunnen verdwijnen.. anders sta je toch weer in een plasma te vonken, en niet door een diëlectricum.. zoveel weet ik uit eigen ervaring..

Zelf heb ik namelijk in het verleden gewerkt met onder andere een Brother HS 100, zou ik zo'n machine voor een "zacht prijsje kunnen kopen.. dan ben ik al onderweg bij wijze van spreken.. echter.. een HS 100 heeft ook zo zijn eigenaardigheden..
de afdichting van de Bak is een "zwak punt".. de onderarm van de machine steekt namelijk door een metalen "Rolgordijntje" en dat rolgordijntje moet dus waterdicht zijn.. lastig.. to say the least..

die Broter werkte met een "boogspanning" van ca. 80V, volgens het voltmetertje op de machine.. dus die 100 volt van Jaakko's machine klinkt aannemelijk.. ik geloof.. maar weet het niet zeker.. dat de Mitsubishi draadvonkmachines waar ik ook mee gewerkt heb zo rond de 120 Volt zaten..

Naast de Generator hebben we dan ook een meetcircuitje nodig voor de geleidbaarheid van het diëlectricum, in het geval van een draadvonkmachine gedemineraliseerd en gedeïnoniseerd water.
om water te deïoniseren en te demineraliseren, daar zijn filters voor.. 't water laat je door een "harsfilter" lopen.. dat spul is gewoon te koop bij zaken die draadvonkbenodigdheden verkopen.. en zo'n filter is makkelijk genoeg te maken..
de geleidbaarheid zou in elk geval gemeten moeten kunnen worden.. liefst zo dat bij een te hoge geleidbaarheid de machine een alarm geeft..
de geleidbaarheid zou tussen de 10 en 50 µSiemens moeten liggen.. te laag dan geleidt het water niet goed genoeg.. en te hoog.. dan krijg je een te grote "lekstroom" door het water..

het mechanische gedeelte is het probleem niet.. de electronica wel..

't komt in concreto hier op neer: een machine met X-Y slede, gedreven door stappenmotoren .
Een "werktank" met opspantafel, en ruimte voor de arm voor de draad, als je een C-arm maakt, dan kun je die in zijn geheel in de bak hangen.. heb je geen afdichtingen nodig
de ondderste draadgeleiding staat op een vaste hoogte, de bovenste moet verticaal verstelbaar zijn (de zelfbouwmachines die ik op het internet gezien heb, hebben dat niet.. en daar krijg je een heel gebrekkige spoeling van.. en dat beperkt je snelheid enorm.. )
Draadtransport moet wel te regelen zijn met een gelijkstroommotortje.. 12 V of zo?.. iets uit een auto? of uit de RC winkel?.. da's allemaal het probleem niet..
Wat waterpompjes voor het water.. voor de spoeling, voor het filter, voor het vullen van de bak..

de zelfbouw machines die ik gezien heb.. allemaal open spoeling.. en niet onder water.. als je de bak gewoon vult tot net boven het werk.. dan spoelt ie gewoon beter.

Wat ook nog een Eis is aan de generator.. een meetcircuit dat de "Gap-Voltage" registreert.. en dat doorgeeft aan de besturing om de voeding bij te sturen.. als het gap-voltage te laag is.. dan staat de draad te dicht bij het werk.. loopt ie te hard.. moet de besturing gas terug nemen.. is het te hoog.. dan is de afstand te groot.. en moet de machine gas bij geven..

Mijn vraag in deze dus.. Hoe bouw ik een generator die aan die eisen voldoet.. hoe meet ik de geleidbaarheid van het water, en hoe laat ik em "triggeren" boven de 50µS?

[audiomanics]

Ik heb nog een boek: het EDM-HOW-TO-BOOK van Ben Fleming... Zal 't even jouw kant op dirigeren..

Kees

[DaBit]

Als het digitaal is mag je het ook best mijn kant op dirigeren.

Kwa benodigde elektronica: ik ben dan weer zo'n smurf die een vermogenstrap en paar analoog->digitaal converters aan een LinuxCNC bak zou knopen en dan laat ik die doos met legosteentjes verder alles wel meten en regelen.
Voor jou denk ik dat het het handigste is om een 80V/5A stepperdrive te vinden en die in volle-stap mode zetten. Dan kun je met 1 stapje vooruit en 1 stapje terug een puls op de uitgang zetten en heb je stroombegrenzing.

Meten van de geleiding zou ik pas gaan doen als het in de eerste instantie al werkt.

[Arie Kabaalstra]

't gekke is.. ik opperde in een ander draadje juist al eens om een stepperdriver als Generator te gaan gebruiken, en dat werd me toen afgeraden

Die stepperdrive: dat zie ik niet zo zitten. Dat ding gaat over de rooie van die vele vonkjes en zo'n ding gooit in principe nooit de spanning er vanaf.

Frees dan dat printje van de Kress toerenregeling, en bestuk alles vanaf/inclusief C1 naar rechts tot en met D5 (80-400VDC ->12VDC omzetter), en alles vanaf/inclusief C14 naar rechts tot/inclusief Q1/Q2 ('schakelaar' voor de binnenkomende spanning). Vervolgens kan het stuursignaal uit je USBCNC of whatever naar pin1 van U1 (PWMDRV in het schema). Spul is met de opgegeven IGBT's (Q1/Q2) goed voor 7Amp gemiddeld (de piekstroom kan en mag hoger zijn), maar met andere Q1/Q2 is dik 20Amp geen probleem. Met externe IGBT-modules zoals ik in m'n lasapparaat heb zitten kun je tot 300-500Amp....

Vervolgens 100V erop, en hopla. Heb je alleen nog geen stroomregeling.

Met een andere programmering van de controller, 100V als voeding en een extra spoel is het ding zowiezo wel bruikbaar als generator incl pulsen en stroomregeling. Je sluit dan alleen werkstuk en draad aan ipv een motor.

door jou nota bene.. nou heb jij onmetelijk veel meer kennis van electronica dan ik.. want 1 > 0.. maar mogelijk heb jij inmiddels andere inzichten omtrent dat initiële idee van mij..
zoals ik het dan nu zie.. stel.. je neemt inderdaad een stepperdriver.. en daar zet je gewoon een pulsgever voor die de stapjes op 10 kHz eruit poept.. dan heb je je generator... zo simpel zou het dus kunnen zijn?.. dat opent mogelijkheden.. voor heel goedkope draadvonkmachines..

GapVoltage moet toch wel vrij eenvoudig te monitoren zijn?.. als een Arduino al als Voltmeter gebruikt kan worden.. dan moet dat wel lukken.. een Arduino kun je ook wel met EdingCNC laten praten.. dan gebruiken we de Arduino gewoon als "Legosteentje"..

[DaBit]

't gekke is.. ik opperde in een ander draadje juist al eens om een stepperdriver als Generator te gaan gebruiken, en dat werd me toen afgeraden

Toen was ik eerlijker.

Het is nog steeds niet het meest geweldige idee aller tijden om een stepperdrive te gebruiken voor dit doel, maar het is wel iets wat je zo standaard kunt kopen en wat je waarschijnlijk nog wel ergens op de plank hebt zelfs, waarmee je de rest werkend kunt krijgen, en inmiddels zijn er hier zat op het forum die ervaring hebben met reparatie van die Leadshines mochten ze stuk gaan.
Daarmee kun je je dus concentreren op de zaken waar je goed in bent. Draait het eenmaal, dan kan dat spanningsbron-deel beter indien nodig.

Het probleem is dat wat jij eigenlijk wil nog best een knap complex stukje elektronica is. Niet zozeer complex van opzet, wel complex om het robuust te krijgen. Je moet vonken tot stand brengen, stroom begrenzen, voorkomen dat je draad in je wieltje brand, het stoppen met vonken zal niet na een vaste tijd moeten want dan loop je het risico op een onregelmatige erosie dus je moet meten en regelen, etc.

Die 'gap voltage' is al een voorbeeldje; je gaat pulsen met een tiental kHz, dus van tijd tot tijd heb je helemaal geen spanning. Die meting zal dus al gesynchroniseerd moeten zijn met het pulsen, om maar eens wat te noemen. En als je het op het verkeerde moment doet meet je alleen storing.
Niet extreem lastig allemaal, maar minder triviaal dan 'meet het met een arduinootje en vertel het EdingCNC'.
Ik zou daarvoor bijvoorbeeld de spanning op laten lopen in tijd en meten wanneer de vonkoverslag plaatsvind. Ofzo.

[rien1959]

Waarom het wiel zelf uitvinden ? Ik heb zelf het laatste boek van Ben Fleming gekocht : Build a puls EDM machine, the next generation. Daarin wordt de complete besturing uitgelegd inclusief het bouwen. Het printje is rechtstreeks bij hem te bestellen en dat heb ik dan ook gedaan. Wegens tijd gebrek nog niet aan begonnen maar het ziet er allemaal goed uit. Alleen niet voor beginners. Ook krijg je regelmatig updates via de mail. Het ISBN nummer van het boek : 978-0-9767596-2-1

[Leeuwinga]

http://www.alibris.co.uk/booksearch.det ... F.P1N2b0Ow

[joopbos]

Ik heb nog een boek: het EDM-HOW-TO-BOOK van Ben Fleming... Zal 't even jouw kant op dirigeren..

Kees

http://bookzz.org/book/667803/7746d8

[Arie Kabaalstra]

Ik heb de PDF van dat boek inmiddels ook.. mogelijk.. 't kan een goede investering blijken, koop ik de papieren versie nog wel eens.. ik vind dat nog altijd prettiger lezen..

voor wat ik begrijp uit het vluchtig doorlezen, is dat dit inderdaad een puls-generator is.. met de nodige meetcircuits.. als ik de losse schema's eens op papier heb ga ik nog wel eens contact opnemen met een electronicus om alles eens door te kijken..

't stepperdriver-verhaal klinkt me ook nog steeds goed in de oren..

eerst maar eens een mechanisch deel bouwen.. iets met een tank, pompen, watertanks, filters.. en dan zorgen dat er een PC met besturing (EdingCNC) aan komt te hangen.. dan zien we wel verder..

[audiomanics]

mogelijk.. 't kan een goede investering blijken, koop ik de papieren versie nog wel eens.. ik vind dat nog altijd prettiger lezen..

Dan zou ik de nieuwste versie van het boek kopen.. "Build a puls EDM machine, the next generation"
Misschien mag je 'm wel eens lenen van Rien.... Printje kopen en dan is het zo gepiept denk ik..

Kees

[spinningwheels]

Is zo,n draadvonk ding ook handheld en portable in elkaar te prutsen?
Denk dan aan een soort van toorts die je met magneet of klem ergens aan vast kan zetten.
Zou mooi zijn om afgebroken zooi op locatie er uit te branden. kan bv in garages veel geld besparen omdat anders cilinderkoppen gedemonteerd moeten worden.

[fcnh]

Is zo,n draadvonk ding ook handheld en portable in elkaar te prutsen?
Denk dan aan een soort van toorts die je met magneet of klem ergens aan vast kan zetten.
Zou mooi zijn om afgebroken zooi op locatie er uit te branden. kan bv in garages veel geld besparen omdat anders cilinderkoppen gedemonteerd moeten worden.

https://www.google.be/search?q=draadvon ... ap+remover

[DaBit]

Even een beetje rondgegoogeld en wat patenten doorgeneusd. Het verschil tussen een goede en een slechte powersupply is voornamelijk slijtage van electrode en MRR. Een goede powersupply past adaptief z'n pulsbreedte aan, genereert zo af en toe pulsen met tegengestelde polariteit, etc.

Ik denk dat ik zou beginnen met een 'RC-type' powersupply. Voedingkje, paar lampjes, condensatortjes. Lekker simpel en robuust. Slijtage van electrode en energieverbruik is hoger dan van een pulsbron, de snelheid lager, maar dat is in de eerste instantie nog helemaal niet zo spannend. Als het werkt kun je dat deel altijd nog verbeteren.

Kwa besturing zie ik toch meer heil in LinuxCNC of MachineKit dan in EdingCNC, om een aantal redenen:
- Je hebt naast XY(Z) assen ook UV(W) assen. Arie zou Arie niet zijn als-ie niet ook schuin wil kunnen wire-edmmen
- Je kunt met LinuxCNC relatief makkelijk een goede pulsbron maken die direct communiceert met het bewegingsdeel. Beetje langzamer als de gapvoltage te klein is, beetje sneller als die te groot is, sturen van de draadsnelheid, tikkie terug bij kortsluiting, pauzeren bij draadbreuk, aanpassen pulsbronparameters naar behoefte, etc. Ik wil niet weten in hoeveel bochten je je moet wringen om dat in EdingCNC voor elkaar te krijgen.
- Ik denk dat zoiets als de Mesa 8i20 best wel geschikt is om er een pulsbron mee te maken; dat ding is een 'domme' servoversterker. Kan pulsen en stroom regelen, de intelligentie plaats je in LinuxCNC. Precies wat je wil. En het is gewoon te koop voor een best wel acceptabel bedrag (ergens rond de 200 euro).

[Arie Kabaalstra]

Even kijken..

Een goede powersupply past adaptief z'n pulsbreedte aan

Ik geloof dat zelfs de Mitsubsidie DWC 200 H dat nog niet kon.. (1995), mogelijk dat de FA 20P 't wel kon.. maar daar heb ik niet veel mee gewerkt..
Ook weet ik niet hoe je vaststeld hoe de pulsbreedte aan te passen..

Laten we zeggen.. we hebben een shortlist, dingen die ie moet kunnen.. en een longlist.. adaptive off-time is definitely a longlist item

Ik denk dat ik zou beginnen met een 'RC-type' powersupply.....

Makes sense...

5 Assig vonken..jay!.. maar ehh.. dan moet je daar ook wel weer Cam software voor hebben die je contouren in evenveel elementen verdeelt.. anders gaat het niet.. tevens moet je ook een gestuurde z-as hebben voor zoiets.. de machine moet immers precies weten waar de Z-as (bovenste draadgeleider) staat ten opzichte van de onderste om de juiste hoek in te kunnen stellen.. tamelijk complexe materie kan ik je uit eigen ervaring vertellen..
een gestuurde Z-as lijkt me dan eerder handig voor automatische draad invoer.. ik denk dat je daar per saldo meer aan gaat hebben..
Immers, dan kun je de machine gewoon onbemand laten draaien.. breekt de draad?. geen nood.. machine stopt, gaat naar een bepaalde positie, en "schiet" 't draadje weer in.. en gaat dan verder.. klinkt simpel.. heeft een heel peloton voeten in de aarde helaas.. Longlist

- Je kunt met LinuxCNC relatief makkelijk een goede pulsbron maken die direct communiceert met het bewegingsdeel.

en hoe gaat dat in zijn werk dan?.. 't lijkt me dat als LinuxCNC het kan.. dat EdingCNC het ook moet kunnen..
Ik denk even hardop, vergeef mijn gebrekkige kennis van Electronica.. maar.. een Gap-Voltage boven en ondergrens, dat moet toch wel in een signaaltje te vertalen zijn?.. de Feed-Override van EdingCNC bijvoorbeeld.. kan met een Potmeter geregeld worden.. dan moet dat toch ook wel met een signaaltje te doen zijn?.. de hoeveelheid "prik" die achter het potmetertje zit, is een rechtstreekse maat voor de voedingssnelheid..

Ik denk dat zoiets als de Mesa 8i20 best wel geschikt is om er een pulsbron mee te maken

Op grond van wat je beschrijft van dat ding (ik moet nog googlen wat het precies is), denk ik dat je daar best wel eens gelijk in kan hebben..
als de intelligentie voor zo'n ding in de besturing zit?.. dan moet dat ook wel ergens in EdingCNC te knopen zijn..

Gegoogled.. een Mesa 8i20 is dus inderdaad een soort van "driver" maar dan voor Servo's in plaats van Steppers.. nou heb ik geen verstand van Servo's.. dus hoe dat precies werkt?.. geen idee.. maar daar kom ik gaandeweg wel achter..

in't kort.. een RC Supply (zoals beschreven in het boek van Fleming) is een goede basis, maar mogelijk kan je met een MESA 8i20 ook wel iets leuks opbouwen..

Hardware.. dat is ook nog een issue.. gaan we even naar kijken..
de gedachtengang tot nog toe is een Waterbak machine, om eerder genoemde redenen, met name op het gebied van spoeling.. Ik wil daarom ook die bovenste geleider verticaal verstelbaar hebben.. zodat ik de spoeling kort op de vonkspleet heb.. en dus de boel goed kan spoelen.. dat is echt de eerste winst!.. (zowel Benny Croonen als Jaakko Fagerlund hebben op dat gebied nog veel te winnen)
dan.. de constructie..

een C-arm met draadgeleding is dus wat we nodig hebben.. de "snij-harp".. dan zijn er 2 opties.. de C-arm vast monteren.. en de bak laten bewegen.. of.. de bak vast monteren en de arm laten bewegen..

Vaste arm heeft als nadeel dat de zware bak moet worden bewogen.. vaste bak heeft als nadeel dat de hele draadgeleidingsbende van vooraadrol tot afvalrol op de geleiding moet worden gezet, om de draadspanning gelijk te houden..

Bewegende bak lijkt me vooralsnog de beste optie.. de geleiding kan een "simpele" kruistafel zijn.. hard hoeft het niet te bewegen.. 1m/min ijlgang is voldoende.. kijken we dan even naar het gewicht van het hele verhaal.. laten we zeggen.. uiteindelijke machine, werkbereik van 300x200x150.. dan hebben we nog wat extra ruimte nodig voor de arm, en de opspantafel.. zeg dat we een bak van 800 mm bij 300 mm nemen.. en dan 50 mm ruimte voor de onderarm.. komen we aan 200 mm waterdiepte(max).. dan zitten we op 8x3x2 dm.. is 48dm³ ofwel.. 48 liter water.. dus met de bak erbij.. een kilootje of 60 ex werkstuk... dat krijgt een 2 Nm Nema 23 nog wel van zijn plek.. uitgaande van de door mij zo geliefde 2 mm spoed kogelomloopjes..
't machien kan dan redelijk compact blijven.. 1100 x800 moet haalbaar zijn..

de C-arm over de "korte kant" levert een bak op van 500x400 mm.. dat komt neer op 40 liter.. maakt de machine weer compacter.. daar moet nog even aan gerekend worden..

Ik voorzie een Frame van Alu-extrusies, grote tank onderin.. filters en pompen ernaast, bezinktankje erbij.. de electronica bij voorkeur bovenin de machine.. lijnen kort houden..