Когда термин EDM (Электроэрозионная обработка), речь идёт в основном о двух высокопроизводительных процессах: электроэрозионной прошивке и электроэрозионной обработке проволокой. Оба процесса снимают металл с помощью контролируемого искрообразования и превосходно подходят для обработки закалённых, проводящих материалов. Но на практике они предназначены для обработки разных типов деталей, требуют разного инструмента и имеют определённые компромиссы в настройке и обработке.
Цель этого руководства — проанализировать электроэрозионную обработку прошивным и проволочным электроэрозионным станками, давая более чёткое представление об их механике, области применения и критериях выбора. Это, несомненно, поможет вам сделать правильный выбор перед тем, как остановить свой выбор на определённом методе электроэрозионной обработки!
Как работают электроэрозионные и проволочные электроэрозионные станки
Электроэрозионная обработка (электроэрозионная обработка на плунжерных парах)
В этом процессе в заготовку погружается фигурный электрод, обычно из графита или меди. И электрод, и деталь погружаются в диэлектрическую жидкость, которая изолирует, охлаждает и смывает эродированные частицы. В процессе электроэрозионной обработки на контактной поверхности электрода и заготовки образуется серия быстрых электрических разрядов, которые эродируют материал, точно повторяя форму электрода.
Электроэрозионная прошивная обработка (ЭЭО) является предпочтительным методом для создания глухих элементов, таких как полости пресс-форм, детали штампов и сложные трёхмерные формы, которые невозможно фрезеровать из-за прогиба инструмента или ограниченного радиуса действия. Основным недостатком является сам электрод: разработка и изготовление специальных электродов, часто требующих нескольких штук для черновой и чистовой обработки, увеличивает время и стоимость настройки. Однако для глубоких элементов с высоким удлинением в прочных материалах, таких как закалённая сталь, это часто единственное надёжное решение.
Электроэрозионная обработка проволокой (электроэрозионная резка проволокой)
В электроэрозионной обработке используется тонкая проволока (часто диаметром 0,010 дюйма), которая непрерывно подается в качестве электрода. Металлическая проволока движется по заданной траектории, преимущественно в плоскости X/Y, при этом верхние и нижние направляющие могут перемещаться независимо друг от друга для резки конусов или сложных контуров. Поскольку проволока постоянно подается с катушки, резка всегда выполняется новым отрезком, что обеспечивает стабильно высокую производительность.
Этот процесс обработки ограничивается сквозной обработкой, требующей предварительного сверления начального отверстия для любых внутренних элементов. Он исключительно быстро программируется и легко оснащается, что делает его идеальным для изготовления пуансонов, штампов, прецизионных плоских деталей, а также для вырезания сложных форм из пластин с превосходной повторяемостью и высоким качеством поверхности.
Механические различия между электроэрозионной обработкой методом прошивки и электроэрозионной обработкой проволокой
| Особенность | Электроэрозионный станок с грузилом | Электроэрозионная резка проволоки |
| Геометрия и доступ | Отлично подходит для обработки глухих элементов, таких как полости с закрытым дном, глубокие ребра и внутренние шлицы. Не требует сквозного доступа. | Ограничено сквозными резами. Идеально подходит для сложных двумерных профилей и контуров. Требуется открытая кромка или предварительное отверстие. |
| Допуски и отделка | Возможность достижения жестких допусков (±0,0002–0,001 дюйма) | Постоянно соблюдает жесткие допуски (±0,0001–0,0002 дюйма) и обеспечивает чистовую отделку непосредственно за несколько проходов. |
| Ключевое преимущество | Создает сложные трехмерные полости, недоступные другим инструментам. | Высокая точность двухмерных контуров с минимальной настройкой; инструмент «проволока» универсален. |
| Материалы | Оба процесса позволяют обрабатывать широкий спектр проводящих материалов, включая закаленную инструментальную сталь, карбид и экзотические сплавы, не влияя на их твердость. | |
Минимальные радиусы и детализацию углов
Электроэрозионная резка проволоки Обеспечивает чрезвычайно точные внутренние углы и мелкие детали, что ограничивается, главным образом, диаметром проволоки и контролем углов. Используйте проволоку меньшего диаметра (например, 0,006–0,004 дюйма) и несколько проходов для получения сверхтонких скруглений.
Электроэрозионный станок с грузиломМельчайшие детали зависят от геометрии и жёсткости электрода: возможны и более тонкие наконечники, но они более хрупкие и медленнее обгорают. Для точных, как бритва, профилей пуансонов или тонких пазов проволока, как правило, является более чистым выбором.
Осадка, глубина и соотношение сторон
Электроэрозионный станок с грузилом Может обрабатывать детали различной глубины. Выступы с большим удлинением, глубокие карманы и высокие стенки с минимальной осадкой — обычное дело для электроэрозионной обработки при условии надлежащей промывки и ступенчатого расположения электродов.
Электроэрозионная резка проволоки ограничено максимальной высотой заготовки (Z) и доступом: хотя он может сужаться и обрабатывать высокие секции, экстремальная глубина или элементы без сквозного доступа невозможны. Если конструкция требует глубокой геометрии с закрытым дном, используйте наклонное проходное устройство.
Зона термического влияния, восстановленный слой и напряжение
Оба процесса создают тонкий переплавленный слой и зону термического влияния, вызванную электроэрозионной обработкой. Как правило, остаточные напряжения минимальны, поскольку отсутствует давление инструмента. Финишные проходы, оптимизированные параметры, а также полировка или травление после обработки позволяют сократить количество переплавленных деталей до соответствия высоким требованиям аэрокосмической или медицинской промышленности.
Разница в скорости и стоимости между проволочной и прошивной электроэрозионной обработкой
Настройка и фиксация
Электроэрозионная резка проволоки Блистает эффективностью настройки. Детали легко зажимаются, а программирование не вызывает никаких затруднений. Единственное ограничение — доступ: для внутренних профилей требуется начальное отверстие. Для партий идентичных двумерных форм проволока обеспечивает исключительное единообразие и экономичность.
Электроэрозионный станок с грузиломНастройка определятся стратегией электродов. Время и затраты связаны с проектированием, механической обработкой и квалификацией электродов, а также с проверкой параметров горения. Крепление гибкое, и, что особенно важно, процесс может начаться в любой точке поверхности. В случае глубоких и сложных полостей, где фрезерование затруднено, зенкер часто окупает первоначальные затраты, создавая детали, которые в противном случае были бы непрактичны.
Расход электродов и проволоки
Электроэрозионная резка проволоки непрерывно потребляет проволоку: расходные материалы предсказуемы и масштабируются в зависимости от длины и толщины резки.
Электроэрозионный станок с грузилом Требуются электроды, иногда по несколько на каждый элемент. Износ электродов и дублирование проходов при чистовой обработке могут составлять значительную долю общей стоимости работы. При расчете стоимости электроэрозионной обработки прошивными электроэрозионными резцами количество электродов и сложность процесса являются основными факторами.
Потенциал автоматизации
Современные платформы для электроэрозионной обработки проволокой и прошивкой поддерживают надежную автоматизацию: устройства смены инструмента, паллетное крепление заготовок и надежную работу без участия оператора. Электроэрозионная обработка проволокой особенно хорошо подходит для работы без участия оператора с уложенными друг на друга пластинами или вложенными деталями: электроэрозионная обработка проволокой также может работать без участия оператора с несколькими электродами, установленными в очередь, и с измерениями внутри станка при условии проверки плана прожига.
Соответствующие сценарии применения
Применение Sinker EDM
Сердечники и полости, карманы выталкивателей, конформные элементы, глубокие ребра и внутренние шлицы форма для литья под давлением Обратите внимание на прошивную электроэрозионную обработку. Она также дополняет фрезерование твёрдых материалов, когда вылет инструмента, отклонение инструмента или малый радиус делают механическую обработку рискованной или невозможной. Если элемент глухой или имеет трёхмерную форму с переменной глубиной, прошивная электроэрозионная обработка обеспечивает необходимый контроль.
Применение электроэрозионной обработки проволоки
Электроэрозионная обработка проволокой доминирует в обработке сквозных профилей: пуансонов и матриц, шестерён и звёздочек, заготовок хирургических инструментов, а также в обработке вставок для электроэрозионной обработки и отрезке прецизионных плоских деталей из листа. Ожидаются жёсткие допуски, повторяемость результатов между партиями и превосходное качество кромок, часто сразу после снятия с машины после чистовых проходов.
Интегрированные рабочие процессы
Сложные инструменты часто выигрывают от обоих подходов. Например, электроэрозионная обработка проволокой позволяет выполнить черновую обработку внутренних пазов или удалить большой объём материала, сокращая время обработки платиной. Электроэрозионная обработка платиной затем обрабатывает мелкие трёхмерные детали и глухие элементы. Этот гибридный подход сокращает время цикла, уменьшает количество электродов и повышает общую экономичность.
Контрольный список практического выбора
Вопросы, которые следует задать перед выбором
- Является ли элемент сквозным вырезом или глухой полостью?
- Какие допуски и качество обработки поверхности требуются для функциональных поверхностей?
- Каков материал и толщина/высота детали?
- Имеются ли очень маленькие внутренние радиусы или острые углы?
- Каковы требования к объему производства и повторяемости?
- Имеются ли ограничения по доступу (необходимость начального отверстия или отсутствие внешнего края)?
Данные, которые необходимо предоставить производителю вашего электроэрозионного станка
- 3D CAD (и 2D чертежи с GD&T) с четким обозначением особенностей EDM
- Спецификация материала и твердость/состояние
- Толщина/высота детали и любые требования к конусности
- Целевые допуски и требования к чистоте поверхности для каждой поверхности
- Цель: глухие полости против сквозных вырезов: минимальные радиусы
- Количество, цели доставки и любые настройки отключения или автоматизации
Заключение: существует ли «лучший» метод электроэрозионной обработки?
На этот вопрос сложно ответить «да» или «нет», и более разумным ответом было бы: «Выберите правильный инструмент для конкретной задачи». Электроэрозионная резка с прошивкой превосходно справляется со сложными трёхмерными полостями и глухими элементами, а электроэрозионная резка проволокой не имеет себе равных в создании точных сквозных профилей. Оптимальный выбор в конечном итоге определяется широким спектром критериев.
Часто задаваемые вопросы
Возникают ли проблемы совместимости с покрытиями, гальванопокрытиями или последующей обработкой поверхности?
Электроэрозионная обработка создает тонкий слой, который может повлиять на адгезию или диффузию покрытий/гальванопокрытий; производители могут удалить или минимизировать его с помощью отделки поверхности Например, финишный обжиг или лёгкая шлифовка/полировка. Если вы планируете последующую термообработку, сообщите об этом заранее — производители могут скорректировать параметры обжига или запланировать электроэрозионную обработку после термообработки, чтобы избежать конфликтов между повторным литьём и размягчением.
Каковы наиболее распространённые причины обрыва проволоки электроэрозионного станка и как их устранить?
Существует множество возможных причин поломки: неправильная промывка, чрезмерная энергия искры для сечения, натяжение провода или несоосность направляющей, абразивные включения в материале, агрессивное движение на поворотах и т. д.
Чтобы предотвратить обрыв деликатного провода, производители часто применяют оптимизированные пути промывки, проходы с меньшей энергией вблизи критически важных элементов, многопроходные стратегии, более жесткое крепление и т. д.
Как следует закреплять хрупкие или тонкие детали для электроэрозионной обработки?
Используйте сегментированные опоры, жертвенные опорные пластины, мягкие зажимы, распределяющие нагрузку, и поэтапные стратегии резки (предварительно грубая резка с пониженной энергией). Для очень тонких/хрупких деталей производители могут рекомендовать приклеивание к опорной пластине или укладку/вложение для уменьшения деформации и обеспечения возможности