Obróbka elektroerozyjna to proces produkcyjny polegający na redukcji wyładowań elektrycznych i bezdotykowa metoda przetwarzania, w której do usuwania materiału z przedmiotu obrabianego wykorzystuje się energię cieplną, a nie siłę mechaniczną. EDM nadaje się tylko do materiałów przewodzących, takich jak tytan, stal, aluminium, nikiel i mosiądz. Koszt przetwarzania, czas przetwarzania i koszt sprzętu do debugowania EDM są stosunkowo wysokie, ale EDM może wykonać proces, którego nie są w stanie wykonać frezarki CNC. Celem tego bloga jest przedstawienie historii obróbki EDM, zalet i wad, procesu przetwarzania, rodzaju i innych informacji, aby zapewnić konstruktywne porady dotyczące wyboru właściwej usługi obróbki EDM.
Obróbka EDM może osiągnąć precyzyjne tolerancje w zakresie ± 0.005 mm, szczególnie nadaje się do obróbki złożonych lub drobnych form wtryskowych i części metalowych o ostrych kątach wewnętrznych, krzywiznach, otworach, grawerowaniu i innych cechach. EDM jest wyjątkowy, ponieważ nie używa ostrych narzędzi do usuwania materiału, jak tradycyjna obróbka CNC. Zamiast tego EDM wykorzystuje energię elektryczną i ciepło do usuwania materiału, dlatego nazywa się ją EDM. EDM działa bez fizycznego kontaktu z obrabianym przedmiotem, wykorzystując wyładowania elektryczne o temperaturze od 8000°C do 12000°C w celu usunięcia nadmiaru części materiału. Ponieważ cięty materiał po obróbce jest pobudzany wysoką temperaturą do osadzania się węgla, zanurzonego w płynie elektrycznym, cząstki te są bezpiecznie wypłukiwane z elektrody i powierzchni przedmiotu obrabianego.
Historia obróbki EDM
W XVIII wieku brytyjski naukowiec Joseph Priestley odkrył, że wyładowania elektryczne mogą powodować korozję materiałów na elektrodach i nadal używał prądu do przeprowadzania eksperymentów, ale nie wiedział, w jakim celu przeprowadzać eksperyment, i ostatecznie porzucił tę sprawę. EDM wynaleziono w XX wieku, kiedy dwaj radzieccy naukowcy, B. Lazarenko i N. Lazarenko, wykorzystali prąd elektryczny do obróbki materiałów przewodzących. A EDM w XX wieku, szybki rozwój nauki i technologii w dobie ciągłych innowacji, proces EDM jest coraz bardziej dojrzały, a jakość wykonania jest coraz lepsza, a jednocześnie w przypadku różnych bardzo twardych materiałów obróbka precyzyjnych materiałów EDM może być kontrolowana dokładniej i łatwiej operować.
Na czym polega proces obróbki EDM?
Pierwszym krokiem jest umieszczenie przewodzącego metalowego przedmiotu obrabianego na stole operacyjnym maszyny elektroerozyjnej.
Następnie w drugim etapie wykorzystuje się uchwyt do zamocowania przedmiotu obrabianego, następnie testuje stan poziomy przedmiotu obrabianego i głowicy iskry, a następnie umieszcza narzędzie na pionowym suwaku liniowym w celu dokładnego pozycjonowania. Narzędzia emitują iskry, gdy zbliżają się do przedmiotu obrabianego, nie dotykając go. Jeśli narzędzie znajduje się zbyt daleko od przedmiotu obrabianego, nie będzie wytwarzać iskier. Jeżeli jest zbyt blisko, możliwe jest, że obrabiany przedmiot stopi się ze sobą. Kiedy poziom przedmiotu jest przesunięty, wówczas cały obrabiany przedmiot jest zniekształcony (wielkość również jest niewłaściwa). Ogólnie rzecz biorąc, szczelina wyładowcza powinna być kontrolowana w zakresie 1 ~ 100 μm, co jest związane z wielkością impulsu prądu rozładowania.
Trzeci krok polega na rozpoczęciu debugowania sprzętu po tym, jak mechanik skalibruje pozycję, wprowadzi pozycję, rozmiar, kształt i inne informacje, które chcesz przetworzyć na komputerze. Po skonfigurowaniu programu maszyna iskrowa EDM może rozpocząć pracę. Stopiony metal szybko stygnie w wodzie, tworząc osady węgla, które woda dejonizowana wypłukuje. Akumulacja dwutlenku węgla w pewnym stopniu może uruchomić system wczesnego ostrzegania, a zbyt duża akumulacja węgla może niekorzystnie wpłynąć na wynik.
Rodzaje obróbki elektroerozyjnej
Istnieją trzy rodzaje obróbki EDM: obróbka wyładowcza, wycinanie drutowe EDM i EDM otworów wiertniczych.
Obróbka elektroerozyjna to jedna z czterech popularnych technologii obróbki, a frezowanie, toczenie i szlifowanie dotrzymują kroku. Ogólnie rzecz biorąc, nadaje się do wytwarzania złożonych form o drobnej charakterystyce wnęki. W przypadku frezowania CNC zasada obróbki jest zupełnie inna, EDM odnosi się do określonego medium, poprzez wyładowanie impulsowe pomiędzy elektrodą narzędzia a elektrodą przedmiotu obrabianego, metodą obróbki przedmiotu obrabianego.
Podczas obróbki metodą Sinker EDM narzędzie i przedmiot obrabiany nie stykają się, ale polegają na pulsacyjnym wyładowaniu iskrowym generowanym w sposób ciągły pomiędzy narzędziem a przedmiotem obrabianym i wykorzystują lokalną i chwilową wysoką temperaturę generowaną podczas wyładowania do stopniowej erozji materiału metalowego. Ponieważ w procesie rozładowania widoczne są iskry, nazywa się to EDM. Elektroda narzędziowa powszechnie stosowana, dobra przewodność elektryczna, wysoka temperatura topnienia, łatwe w obróbce materiały odporne na korozję elektryczną, takie jak miedź, grafit, stop miedzi i wolframu i molibden. W procesie obróbki elektroda narzędziowa również wykazuje straty, mniejsze niż stopień korozji metalu przedmiotu obrabianego, prawie żadne. Ciecz robocza, będąc medium wyładowczym, pełni także w procesie obróbki rolę chłodzącą i odprowadzającą wióry. Powszechnie stosowanymi płynami roboczymi są: nafta, woda dejonizowana i emulsja itp., ponieważ charakteryzują się niską lepkością i stabilnym działaniem.
Obróbka wyładowcza drutem
Elektrodrążarka drutowa to bezkontaktowy proces produkcyjny redukcyjny, w którym wykorzystuje się naładowane cienkie druty i płyny dielektryczne do przycinania metalowych części do pożądanego kształtu. Metalowe przedmioty są cięte przez mosiężne druty o średnicach od 004 cala do 012 cali (10 mm do 30 mm) po precyzyjnie kontrolowanej ścieżce. Średnica drutu może być większa lub mniejsza. Pod napięciem drut szybko wzrasta do wymaganego napięcia i powoduje korozję przedmiotu obrabianego w wyniku wyładowania. Powstałe zanieczyszczenia schładza się wodą dejonizowaną i zmywa. Proces wycinania drutowego EDM nie jest wrażliwy na twardość przedmiotu obrabianego, jest kompatybilny z węglikiem wolframu, rzadkim węglikiem.
Proces wycinania drutowego EDM należy przeprowadzać w pojemniku wypełnionym wodą dejonizowaną. W zależności od zastosowania, materiały drutu obejmują miedź, mosiądz, wolfram, molibden, powłokę (ocynkowaną i wyżarzaną dyfuzyjnie) oraz drut z rdzeniem stalowym. Warto zauważyć, że niezależnie od rodzaju drutu, żywotność jest tylko jedna, a po użyciu pozostaje tylko wartość odpadowa. AN-Prototype zainwestuje w 2021 roku w pięć wysokiej klasy maszyn Mitsubishi i Sodick WEDM do produkcji skomplikowanych części o wymiarach do 1300 mm x 1000 mm x 670 mm. Jako specjalista w dziedzinie usług cięcia drutem mamy doświadczenie w produkcji rowków wpustowych, kół zębatych, wielowypustów i innych części charakterystycznych. Typowe tolerancje dla części wynoszą do ± 0.000001”.
Wiercenie Obróbka EDM
Wiercenie EDM to pierwsza opracowana technologia EDM, która nadaje się do obróbki części z otworami mniejszymi niż 5 mm. Wiercenie EDM nie jest również ograniczone twardością materiałów metalowych. Materiałem elektrody narzędziowej może być stal, żeliwo lub miedź. Sodick firmy An-prototype to szybka wiertarka szeroko stosowana do wiercenia i wycinania otworów. Silniki lotnicze w sektorze lotniczym i łopatki turbin gazowych w sektorze wytwarzania energii, a także wirniki sprzętu medycznego i naukowego wymagają wiercenia otworów chłodzących. W celu wytworzenia warstwy powietrza chłodzącego na łopatce turbiny i jej powierzchni, aby zapobiec jej przegrzaniu. Sodick to jedno z doskonałych rozwiązań, gdy trzeba wiercić bardzo długie i proste małe otwory w przedmiotach o pochyłych powierzchniach, które są trudno dostępne. Wiercenie EDM umożliwia wiercenie otworów ślepych i przelotowych oraz umożliwia wiercenie gładkich otworów bez zadziorów w częściach, w których frezowanie i toczenie CNC nie pozwala uzyskać kształtów geometrycznych.
Zastosowanie obróbki EDM?
Zastosowanie EDM jest bardzo szerokie i może pokazać swoje unikalne zalety w różnych gałęziach przemysłu. W produkcji sprzętu AGD, EDM może przetwarzać złożone części, aby sprostać coraz bardziej wyrafinowanym potrzebom sprzętu AGD.
EDM odgrywa niezastąpioną rolę w produkcji kluczowych elementów konstrukcji podwozi i silników w przemyśle motoryzacyjnym, zapewniając bezpieczeństwo i niezawodność pojazdów. Ponadto w lotnictwie i kosmonautyce obróbka EDM może przetwarzać materiały przewodzące o wysokiej twardości i wytwarzać części o skomplikowanych wnękach, spełniając wymagania dotyczące wysokiej precyzji i wysokiej niezawodności w dziedzinie lotnictwa i kosmonautyki. Jednocześnie EDM odgrywa również ważną rolę w takich branżach jak spedycja, inspekcja medyczna, elektronika i mechatronika, zapewniając silne wsparcie dla innowacyjności i rozwoju różnych gałęzi przemysłu.
Warto wspomnieć, że obróbka EDM nie tylko zapewnia jakość przedmiotu obrabianego, ale także powierzchnia przedmiotu obrabianego po obróbce jest gładka, bez zadziorów i nie ma konieczności przeprowadzania uciążliwej obróbki końcowej, co znacznie oszczędza koszty pracy. Ponadto obróbka elektroerozyjna doskonale nadaje się również do zastosowań w masowej produkcji niestandardowej, takich jak produkcja form i prototypowanie, zapewniając wydajne i niezawodne rozwiązanie dla masowej produkcji przedsiębiorstw.
Zalety obróbki EDM?
Precyzja: EDM ma tę wyjątkową zaletę, że precyzyjnie wycina skomplikowane kształty i głębokości, podczas gdy tradycyjne techniki obróbki są ograniczone i nie są w stanie osiągnąć tego poziomu obróbki. Jednocześnie elektroerozja może z łatwością osiągnąć wyjątkowo wąskie tolerancje w zakresie ± 0.005 mm.
Brak uszkodzeń materiałów: Bezkontaktowy charakter obróbki elektroerozyjnej umożliwia formowanie małych części o drobnych elementach lub cienkich ściankach bez ryzyka odkształcenia, uszkodzenia lub złamania obrabianych części.
Bez obróbki powierzchni: EDM pozwala uzyskać wysokiej jakości wykończenie powierzchni bez śladów narzędzi i zadziorów oraz oszczędza pracę poprzez ręczną ponowną obróbkę powierzchni w późniejszym czasie. Jeśli jednak prędkość EDM zostanie dostosowana zbyt szybko, metoda obróbki może spowodować powstanie drobnej, piaskowanej tekstury.
Wady obróbki EDM?
Wysoki koszt: Ze względu na duże zużycie narzędzia, elektroda musi być okresowo sprawdzana i wymieniana, dlatego koszt akcesoriów w procesie EDM jest wysoki. Jednocześnie, ponieważ sprzęt do debugowania zajmuje dużo czasu i ponieważ EDM jest nietradycyjną metodą przetwarzania, koszt debugowania i czas przetwarzania są również stosunkowo wysokie. Chociaż obróbka elektroerozyjna może być kosztowna w przypadku produkcji małych serii, obróbka elektroerozyjna jest bardziej opłacalna w miarę zwiększania się skali produkcji i zwiększonych wydatków rozkładanych na wiele komponentów.
Wysokie zużycie energii: EDM to energochłonny proces produkcyjny. Ponieważ opiera się na prądzie stałym, zużywa więcej energii, co zwiększa koszty i ma większy wpływ na środowisko ekologiczne. Dlatego w porównaniu z EDM, pierwszym wyborem stają się alternatywne metody przetwarzania, które zużywają mniej energii i mają mniejszy wpływ na środowisko.
Niekompatybilny z materiałami nieprzewodzącymi: EDM są kompatybilne z szeroką gamą materiałów metalowych, w tym z najtwardszymi metalami, pod warunkiem, że przewodzą prąd elektryczny (tytan, stal, aluminium, nikiel i mosiądz itp.). Ale ogranicza się do materiałów przewodzących, co oznacza, że nie działa z żadnymi tworzywami sztucznymi, ceramiką ani kompozytami. Jednocześnie, ponieważ metal pod wpływem ogrzewania będzie się rozszerzał, może to mieć wpływ na właściwości metalurgiczne przedmiotu obrabianego (dlatego szczególnie ważne jest również chłodzenie obrabianego przedmiotu).
Podsumowanie
Maszyna iskrowa EDM, po setkach lat rozwoju, od nieznanego sprzętu po ważną rolę w produkcji wierceń, możemy sobie wyobrazić, jak trudny jest proces rozwoju EDM. EDM zapewnia nam to, że złożone rzeczy można wykonać w prosty sposób i nie muszą być one zbyt skomplikowane. W przetwarzaniu możemy wybierać w zależności od zapotrzebowania, nie tylko w dążeniu do szybkości i produkcji, EDM służy dążeniu do wysokiej jakości i produkcji, co jest pierwotnym zamysłem przemysłu produkcyjnego, ale także misją prototypu An .
FQA
Q1 Obróbka EDM czy obróbka CNC?
Nieważne ilu. Jednakże, o ile obejmuje to kąty proste, małe otwory, precyzyjne otwory i części ze złożonymi wnękami, można wybrać EDM, chociaż koszt jest wysoki, ale w porównaniu z obróbką CNC, CNC jest trudne do osiągnięcia tej technologii przetwarzania wiercenia części w skomplikowanych wnęk, kiedy podamy koszt czasowy tych części, które wymagają obróbki, możemy stwierdzić, że stosowana przez nas obróbka EDM jest znacznie bardziej opłacalna niż obróbka CNC. An-prototype to firma z ponad 15-letnim doświadczeniem w profesjonalnej obróbce EDM i obróbce CNC i istnieje wiele udanych przypadków.
Q2 Jak zaoszczędzić na kosztach?
Zaleca się produkcję części w małych partiach. Mechanik potrzebuje czasu na debugowanie maszyny przed obróbką części, a gdy maszyna jest już gotowa, ten sam proces może kontrolować produkcję setek, tysięcy części, a nawet więcej. Jeśli potrzebujesz tylko jednej lub kilku niestandardowych części, koszt będzie wysoki. Ponieważ koszty pracy wyszkolonych i wykwalifikowanych mechaników są bardzo drogie. Jeśli liczba części osiągnie tysiące, znacznie zmniejszy to koszt pracy przypadający na pojedynczą część lub nawet znikomy. Krótko mówiąc, im większa liczba wyprodukowanych części, tym niższy będzie odpowiedni koszt.
P3 Czy rysunki ulegną wyciekowi?
Twoje rysunki i informacje są największą tajemnicą AN-Prototype. Do każdego zamówienia przed rozpoczęciem An-prototype zaleca podpisanie umowy NDA.
Q4 Czas przetwarzania części dostosowywania?
Zgodnie ze złożonością i wymaganiami dotyczącymi tolerancji części, AN-Prototype może przetworzyć 100 sztuk najwcześniej w ciągu trzech dni i przeprowadzić pełną kontrolę jakości w ciągu jednego dnia.
P5 Jak upewnić się, że obrabiane części są idealne?
Inżynierowie zajmujący się prototypową kontrolą jakości użyją współrzędnościowego przyrządu pomiarowego CMM, elementu pomocniczego, suwmiarki z noniuszem wysokości, miernika gwintowanego, sworznia śrubowego i innych profesjonalnych przyrządów pomiarowych, aby ponownie przetestować produkt. Po zakończeniu testu produkt zostanie zapakowany i wysłany wraz z pełnowymiarowym raportem z kontroli jakości, aby zapewnić, że jakość dostarczonego Ci produktu jest nienaruszona i przekracza Twoje oczekiwania.