Jos olet kuullut EDM:stä ja mietit, mistä on kyse, olet tullut oikeaan paikkaan. Tämä prosessi, joka tunnetaan myös nimellä SähköpurkaustyöstöSe mahdollistaa monimutkaisten geometrioiden valmistuksen erittäin kovista materiaaleista ilman, että työkalu fyysisesti koskettaa työkappaletta. Toisin sanoen työkalu ei leikkaa: kipinä tekee työn.
Tämän oppaan avulla ymmärrät Mikä on EDM, miten se toimii, mitä tyyppejä on olemassa ja mitä materiaaleja sillä voidaan työstää?Opit, milloin sitä on tarkoituksenmukaista käyttää, mitä kustannuksia se aiheuttaa ja miten se vertautuu perinteiseen koneistukseen. Näet myös sen osat, vaiheittaisen työnkulun ja vastaukset yleisiin kysymyksiin, kaikki esitettynä selkeällä ja luonnollisella tavalla, jotta tarvitsemasi löytäminen on helppoa.
Mikä on EDM (sähköpurkaustyöstö)?
EDM on materiaalinpoistotekniikka, joka käyttää lämpöenergiaa: hallitut sähköpurkaukset elektrodin ja työkappaleen välillä Sitä käytetään pienten metalliosien sulattamiseen ja höyrystämiseen. Se toimii yksinomaan johtavien tai puolijohtavien materiaalien kanssa, joten muovit, puu, lasi tai eristävät keramiikat eivät sovellu.
Sen suurin vahvuus on se, että se on prosessi ilman mekaanista kosketustaKoska leikkausvoimaa ei ole, muodonmuutos minimoituu herkissä osissa, ohuissa seinissä tai erittäin kapeissa yksityiskohdissa, ja saadaan erittäin hienot pinnanlaadut vaativilla toleransseilla.
Sähkön eroosiovaikutus on tunnettu alkuperästään lähtien 1700-luvulta lähtien, mutta vasta 1940-luvulla neuvostoliittolaiset tiedemiehet... B. ja N. Lazarenko He kehittivät toistuvien purkausten piirin dielektrisessä väliaineessa, mikä mahdollisti hallitun työstön toteuttamisen. 60-luvun lopulla lankakipinätyöstö (EDM) yleistyi ensimmäisten kaupallisten koneiden ilmestymisen jälkeen, ja siitä lähtien teknologia on jatkuvasti kehittynyt. kypsä ja sisältää CNC-ohjauksen, moniakselinen ja automaatio.
Toimintaperiaate: sähköimpulssista materiaalin poistoon
Kaikissa EDM-tyypeissä periaate on sama: elektrodi (lanka, tanko tai muotoiltu elektrodi) tuodaan lähelle työkappaletta, jolloin mikroskooppinen etäisyys säilyy. Generaattori syöttää pulsseja, jotka luovat kipinä elektrodin ja kappaleen välilläPaikallinen lämpötila voi nousta luokkaa 14 500–21 500 °F, mikä riittää sulattamaan ja höyrystämään materiaalin tietyissä kohdissa.
Prosessi tapahtuu tuhansia kertoja sekunnissa. Dielektrinen neste (erityinen öljy tai deionisoitu vesi, joka toimii eristeenä ja jäähdytysaineenaSe poistaa irronneet mikrohiukkaset, vakauttaa purkauksen ja estää ei-toivotut kipinät. Samaan aikaan servojärjestelmä ohjaa erottelua pitääkseen kipinän optimaalisessa pisteessään, ja generaattori säätää parametreja, kuten jännitettä, virtaa, taajuutta ja jopa pulssin muotoa.
Kosketuksen puuttuminen vähentää jäännösjännityksiä ja purseita; silti pinnalle muodostuu ohut "uudelleenvalettu" kerros, joten kriittisissä osissa on suositeltavaa säädä viimeisten läpikulkujen energiaa parantaa metallurgista eheyttä ja viimeistelyä.
EDM-koneen tärkeimmät osat
Rungon ja akseleiden lisäksi kipinätyöstökoneessa (EDM) on useita järjestelmiä, jotka mahdollistavat prosessin tarkkuuden ja toistettavuuden; jokaisella niistä on tietty toiminto. ratkaisevan tärkeää lopullisen laadun kannalta.
Virtalähde ja pulssigeneraattori
Se antaa järjestelmälle voiman ja tuottaa kipinän. Se säätelee. jännite, virta, taajuus ja pulssin kesto riippuen toimenpiteestä: rouhinta, väliviimeistely tai viimeistely. Hienosäätö on elintärkeää aloitusnopeuden, elektrodin kulumisen ja pinnanlaadun tasapainottamiseksi.
Elektrodit
Upotuskipinätyöstössä elektrodi jäljentää työstettävän ontelon negatiivisessa muodossa; lankakipinätyöstössä elektrodi on erittäin hienoa lankaa ja porauksessa se on johtava putki jonka läpi myös eriste virtaa. Tyypillisiä materiaaleja: grafiitti, kupari, kupari-volframi, volframi, messinki ja vastaavat seokset, joilla kullakin on omat ominaisuutensa. tasapaino johtavuuden, kulutuskestävyyden ja työstettävyyden välillä.
Dielektrinen järjestelmä
Se on työväline. Se voi olla öljyä (yleisempää uppoavissa malleissa) tai deionisoitu vesi (tyypillistä lankakipinätyöstössä). Se jäähdyttää, poistaa hiukkasia, vakauttaa poistokanavan ja vähentää oikosulkuja. Se sisältää säiliön, pumpun, suodattimet ja monissa koneissa myös jäähdytysjärjestelmät nesteen lämpötilan säätämiseen.
Servo-ohjaus ja numeerinen ohjaus
Servo-ohjaus säätää elektrodin ja työkappaleen välistä rakoa reaaliajassa varmistaakseen tehokkaan ja vakaan kipinän, samalla kun CNC-ohjaus organisoi liikeradat, kallistukset, latausajat ja synkronointiTämä yhdistelmä takaa tarkkuuden ja toistettavuuden jopa erittäin pienissä yksityiskohdissa.
Ohjaimet, päät ja tarvikkeet
Lanka EDM käyttää ylä- ja alaohjaimia, jotka pitävät ja asemoivat lankaa; niiden kohdistus ja säädettävä korkeus mahdollistavat työskentelyn erikokoisten kappaleiden kanssa. korkeus ja tee kulmikkaita leikkauksia Z-akselin suhteen. Koneeseen kuuluu myös työsäiliö, pumppu, kiinnikkeet, mittarit (volttimittari/ampeerimittari) ja usein myös erillinen hiukkasten poisto-/suodatusjärjestelmä.
EDM-tyypit ja mihin kutakin käytetään
Geometriasta, ominaisuuden koosta ja halutusta viimeistelystä riippuen jokin tyyppi sopii paremmin. Niillä kaikilla on sama kipinäeroosioperiaate, mutta elektrodityökalu ja... leikkausstrategia.
EDM tunkeutumisen avulla (uppoaminen, upottaminen tai ontelo)
Halutun muotoista elektrodia (esimerkiksi grafiitista tai kuparista valmistettua) käytetään, ja se työnnetään työkappaleeseen geometrian "kopioimiseksi". Se on ihanteellinen menetelmä monimutkaiset ontelot, syvät suonet, erittäin ahtaat sisäkulmat ja yksityiskohtia, jotka ovat mahdottomia tai erittäin kalliita saavuttaa perinteisillä menetelmillä. Lisäksi se vähentää jälkikäsittelyä, jota tarvitaan pinnan parantamiseksi tai pintojen karkaisemiseksi.
Se toimii tyypillisesti dielektriseen öljyyn upotettuna ja tarjoaa erinomaisen hallinnan 3D-alueilla, mikä tekee siitä perusratkaisun muotit, muotit ja työkalut erittäin monimutkainen. Sen kapasiteetti tuskin riippuu materiaalin kovuudesta.
Lanka EDM (lankakipinätyöstö)
Siinä käytetään erittäin hienoa johtavaa lankaa, jonka halkaisija on yleensä 0,05–0,35 mm, joka "sahaa" materiaalia kipinöiden avulla, kun taas dielektrinen aine (deionisoitu vesi) jäähdyttää ja poistaa hiukkasiaSe sopii erinomaisesti erittäin tarkkoihin 2D-muotoihin, myös Z-akselin kallistuksilla ja edistyneissä keskuksissa viidellä akselilla.
Se vaatii aluksi kierteitetyn reiän ja voi tuottaa vain onteloiden läpi, ei sokea. Se mahdollistaa erittäin pienet sisäsäteet (langan halkaisijan rajoittamana), erinomaisen tarkkuuden lävistimissä, matriiseissa sekä auto- ja ilmailuteollisuuden komponenteissa, lääketieteellinen ja hammaslääketieteellinen.
EDM (poraus EDM)
Erikoistunut mikroreikiin ja syviin, suoriin ja purseettomiin reikiin. Se käyttää putkimaisia elektrodeja, jotka helpottavat dielektrisen aineen virtausta työkalun läpi materiaalin poistamiseksi. Se voi saavuttaa halkaisijat noin 0,0015” (≈0,038 mm) tai korkeampi, jopa erittäin suurilla kuvasuhteilla.
Tärkeimmät edut: poraa ilman poikkeamia kaarevilla tai kaltevilla pinnoilla, materiaalin kovuus ei vaikuta siihen ja jättää niin hienon pinnan, että monissa tapauksissa toimii liikkuvana pintana ilman jälkityöstöä. Sitä käytetään yleisesti langan aloittamiseen lanka EDM:ssä, rikkoutuneiden kierteiden poistamiseen ja jäähdytyskanavien luomiseen turbiinin lapoihin.
Variantit ja laajennukset: moniakselinen, mikro-EDM ja EDM-jyrsintä
Milloin on sopivaa valita EDM?
On tilanteita, joissa EDM on selvästi paras vaihtoehto: kun geometrioita on mahdotonta jyrsiä tai sorvata ilman vääristymiä, kun materiaali on erittäin kova tai kun tavoitteena on saavuttaa tietty ulkonäkö. erinomainen, purseeton viimeistely.
- Mikroreikien ja erittäin syvien reikien poraaminen tiukoilla toleransseilla.
- Leikkaa pursotteita, kiertomuotoja ja monimutkaisia 2D-ääriviivoja suuri tarkkuus.
- Monimutkaisten 3D-onteloiden luominen muotteihin ja suulakkeisiin syvät laskimot ja tiukat sisäkulmat.
- Kaiverrus koville materiaaleille (esim. volframi tai karbidi).
- Rikkoutuneiden kierretappien tai poranterien poisto vahingoittamatta työkappaletta, jopa lämpökäsitellystä materiaalista.
Käytännön edut ja rajoitukset
EDM erottuu edukseen mittatarkkuutensa, mekaanisen rasituksen puuttumisensa ja korkeatasoinen pinnan viimeistelyMutta se ei ole mikään ihmelääke, ja on tärkeää tietää myös sen haitat.
- Hyvät puolet: kosketukseton prosessi, joka minimoi muodonmuutoksen; erittäin vaativat toleranssit (luokkaa ±0,0002 tuumaa); mahdollisuus työstää erittäin kovia materiaalejaSyvät ja vakaat leikkaukset; vähemmän purseita; alhainen työkalun kulumisnopeus perinteiseen leikkaukseen verrattuna; mahdollisuus "valot sammuvat" -automaatioon.
- miinukset: hitaammat käynnistysajat kuin perinteisessä koneistuksessa; se ei sovellu johtamattomille materiaaleille; korkea sähkönkulutus; korkeat kone- ja käyttökustannukset (elektrodit, lanka, dielektrinen materiaali); hehkutettu kerros saattaa vaatia viimeistelylaskoja; lanka EDM:ssä ei voida tehdä sokeita onteloita, ja pienintä sisäistä sädettä rajoittaa kierteen halkaisijaTäysin teräviä kulmia ei toisteta.
Yhteensopivat materiaalit
Lähes kaikkia johtavia metalleja ja seoksia voidaan työstää. Yleisimpiä ovat: teräs (mukaan lukien karkaistu ja ruostumaton teräs)kupari, alumiini, messinki, grafiitti, titaani, volframikarbidi, Kovar, kulta ja hopea.
Nikkelipohjaisissa superseoksissa (Inconel, Hastelloy) EDM toimii luotettavasti; ilmailuteollisuudessa laajalti käytettyjen erittäin puhtaiden nikkelien kanssa elektrodin valinta ja parametrit Se on avainasemassa vakaan aloitusasteen ja laadukkaan viimeistelyn ylläpitämisessä.
Tyypilliset teollisuudenalat ja osat
Sähkökipinätyöstöstä (EDM) on tullut korvaamaton työkalu aloilla, joilla tarkkuus ja kovat materiaalit ovat olennaisia, erityisesti ilmailu- ja avaruustekniikka, autoteollisuus, lääketiede ja energiaa.
- Ilmailu: turbiinin lavat, suuttimet, jäähdytyskomponentit, rakennetuet ja avioniikkakotelot kriittisillä toleransseilla.
- Autoteollisuus ja muottien valmistus: lävistimet, leikkaus-, pursotus- ja syvävetomuotti, monimutkaiset muotit ja mittalaitteet.
- Lääketiede ja hammashoito: implantit ja kirurgiset laitteet pienillä yksityiskohdilla ja purseeton viimeistely.
- Elektroniikka/puolijohteet: liittimet, kotelot ja tarkkuusosat hienot ääriviivat.
- Energia ja muut alueet: ydin-/tuulivoiman komponenttien koneistus, tutkimus ja kehitys sekä sovellukset armeija ja infrastruktuuri.
Kustannukset: investointi, toiminta ja tuottavuus
Ennen kuin kiirehdit ostamaan kipinätyökonetta, harkitse tasapainoa investoinnin, käsittelykustannusten ja työmäärän välillä, koska valinta vaikuttaa suoraan kannattavuuteen.
Investoinnit koneisiin
Alkuinvestointi on korkea, etenkin uusimpien mallien kohdalla. Hyvin lyhyillä painoserillä kiinteät kappalekustannukset voivat nousta pilviin, joten on suositeltavaa... analysoi työmäärää ja tuottoa odotettavissa.
Käyttö- ja materiaalikustannukset
Mukana ovat elektrodit, lanka, dielektrinen neste, suodatus ja sähkö. Materiaalihävikkiä on kuitenkin yleensä vähemmän kuin koneistusprosesseissa, joten raaka-aineiden hinta voi olla alhaisempi. lisää sisältöä monissa sovelluksissa.
Huolto ja henkilöstö
Kuten mikä tahansa tarkkuuskone, se vaatii ennaltaehkäisevää huoltoa (suodatus, ohjaimet, kalibroinnit). Lisäksi sen toiminta vaatii kokenut henkilökuntaTämä lisää työvoimakustannuksia, mutta vaikuttaa laatuun ja aikatauluun.
Tuottavuus ja läpimenoaika
Monimutkaisille osille, jotka vaativat useita asetuksia perinteisessä koneistuksessa, EDM voi suorittaa prosessin yhdellä asetuksella, mikä vähentää virheitä ja läpimenoaikoja. Itse prosessi on kuitenkin hitaampi kuin CNC suurten volyymien rouhintatyössä, joten suunnittelu on tärkeää.
Työkalujen ja toimittajien valinta
Sinker-elektrodien valmistuksessa elektrodien tuotantokustannukset voivat olla merkittävät, jos eräkoko on pieni. Jos ulkoistat tuotannon, etsi toimittajia, joilla on suuri puisto luotilaivoja, naruja ja poriaHyvä kommunikointi, luotettavat aikataulut ja kapasiteetti osasi kokoon ja monimutkaisuuteen nähden.
EDM vs. perinteinen koneistus
Nämä kaksi prosessia eivät aina kilpaile keskenään; usein ne täydentävät toisiaan. Esimerkiksi muoteissa on yleistä esimuovata CNC-jyrsinnällä ja hioa reunoja... langan sähköpurkaustyöstö.
- EDM: kosketukseton, vähemmän vääristymiä, erittäin tarkka ja erinomainen viimeistelySe toimii erittäin kovien materiaalien kanssa; se on hitaampi ja sen tuntikustannukset ovat korkeammat.
- Perinteinen: nopeampi suuriin aloituksiin, monipuolisempi materiaalien suhteen (sisältää myös ei-kuljettajat), alhaisemmat tuntikustannukset; voi aiheuttaa rasitusta ja purseita, ja tiettyjen kohtien saavuttaminen on vaikeaa sisäkulmat.
Integrointi CNC-ohjelmistoihin ja vakio-ohjelmistoihin
CNC on rajapinta, joka yhdistää suunnittelun ja koneen: se muuntaa radat akseliliikkeiksi ja hallitsee lataustaLankasahauksessa U/V-akseleiden käyttö on yleistä kartioleikkauksessa, ja moniakselisessa sahauksessa lisätään rotaatio monimutkaisempia geometrioita varten.
- CAD/CAM: Luo EDM-kohtaisia geometrioita ja työstöratoja (mukaan lukien langan kompensointi ja aiemmat strategiat).
- Simulointi: visualisoi ja optimoi ennen leikkausta törmäysten havaitsemiseksi ja tehottomuudet.
- Prosessinvalvonta: säätää virta-, jännite- ja pulssiparametreja reaaliajassa.
- Polun generointi: ohjaa tuloja/lähtöjä, pienimpiä säteitä ja polun laatua päättynyt.
Vaiheittainen työnkulku
Vaikka jokaisella tuoteryhmällä (kierteitys, luotipuhallus, poraus) on omat vivahteensa, perusprosessi on melko samanlainen ja auttaa ymmärtämään, mitä työaltaan sisällä tapahtuu kussakin syklissä. purkaminen ja evakuointi.
- Valmistelu: työkappale, elektrodi/lanka, dielektrinen neste, suojavarusteet ja CNC-ohjelma valmiina.
- Kiinnitys ja kohdistus: kappaletta pidetään, verrataan ja kiinnitetään alkuperäinen rako oikea.
- Dielektrisyyshallinta: neste täytetään/syötetään (upotus tai suihkutus) aktiivisella suodatuksella.
- Ohjelman käynnistys: CNC koordinoi akseleita ja lataa tiedot; servo säätää etäisyyttä reaaliajassa.
- Materiaalinpoisto: jokainen kipinä sulattaa/höyrystää hiukkasia, jotka eristävät raahaa ulos; sitä toistetaan, kunnes rouhinta- ja viimeistelylaskut on suoritettu.
Tapaukset, joissa EDM voittaa maanvyörymäisesti
On töitä, joihin kipinätyöstö (EDM) on yksinkertaisesti paras vaihtoehto: erittäin syvät ja vakaat leikkaukset, tiukat sisäkulmatmonimutkaiset geometriat, yhdistelmä esikäsittelyjä muodonmuutosten estämiseksi ja kestävien muottien valmistus, jotka ne kestävät enemmän syklejä vähemmillä vaihtokerroilla.
Sähkökipinätyöstö (EDM) on pohjimmiltaan sähkön hyödyntämistä eduksi: kun perinteinen työstö ei riitä kovuuden, geometrian tai muodonmuutosriskin vuoksi, tämä prosessi ei ainoastaan mahdollista osan valmistamista, vaan myös sen tekemistä Erinomainen tarkkuus ja viimeistelyintegrointi CAD/CAM-järjestelmiin, automaatioon ja prosessinohjaukseen läpimenoaikojen, laadun ja toistettavuuden parantamiseksi.
