Keď sa použije termín EDM (Elektroerozívne obrábanie), vzťahuje sa hlavne na dva vysoko výkonné procesy, hĺbiace EDM a drôtové EDM. Oba odstraňujú kov s kontrolovanými iskrami a vynikajú na kalených, vodivých materiáloch. V praxi však slúžia na rôzne účely, vyžadujú rôzne nástroje a prinášajú odlišné kompromisy v nastavení a povrchovej úprave.
Táto príručka si kladie za cieľ analyzovať hĺbiace EDM vs. drôtové EDM s väčšou objasnením ich mechaniky, aplikácií a kritérií výberu. Určite vám pomôže urobiť správne rozhodnutie predtým, ako sa rozhodnete pre konkrétnu metódu EDM obrábania!
Ako fungujú hĺbiace a drôtové EDM
EDM obrábanie hĺbiacim hrebeňom (ram EDM)
Tento proces ponára tvarovanú elektródu, zvyčajne vyrobenú z grafitu alebo medi, do obrobku. Elektróda aj diel sú ponorené do dielektrickej kvapaliny, ktorá izoluje, chladí a odplavuje erodované častice. Počas procesu EDM sa na kontaktnom povrchu medzi elektródou a obrobkom vytvára séria rýchlych elektrických výbojov, ktoré erodujú materiál tak, aby presne kopírovali tvar elektródy.
EDM s hĺbením je preferovaná metóda na vytváranie slepých prvkov – ako sú dutiny foriem, detaily zápustiek a zložité 3D tvary – ktoré by nebolo možné frézovať kvôli vychýleniu nástroja alebo nedostatočnému dosahu. Hlavným kompromisom je samotná elektróda; navrhovanie a výroba zákazkových elektród, ktoré často vyžadujú viacero elektród na hrubovanie a dokončovanie, predlžuje čas a náklady na nastavenie. Avšak pre hlboké prvky s vysokým pomerom strán v húževnatých materiáloch, ako je kalená oceľ, je to často jediné spoľahlivé riešenie.
Drôtové EDM obrábanie (rezanie drôtom elektroerozívnym drôtom)
Drôtové EDM používa tenký drôt (často s priemerom 0,010”), ktorý sa kontinuálne podáva ako elektróda. Kovový drôt sa pohybuje po naprogramovanej dráhe, predovšetkým v rovine X/Y, zatiaľ čo horné a dolné vodiace lišty sa môžu pohybovať nezávisle na rezanie kužeľov alebo zložitých kontúr. Keďže drôt sa neustále podáva z cievky, rez sa vždy vykonáva na čerstvom reze, čo zabezpečuje konzistentný výkon.
Tento obrábací proces je obmedzený na prierezy, ktoré vyžadujú predvŕtaný štartovací otvor pre akékoľvek vnútorné prvky. Programovanie je mimoriadne rýchle a upínanie jednoduché, vďaka čomu je ideálny na výrobu razníkov, matríc, presných plochých dielov a na delenie zložitých tvarov z plechov s vynikajúcou opakovateľnosťou a jemnou povrchovou úpravou.
Mechanické rozdiely medzi hĺbiacim EDM a drôtovým EDM
| Funkcia | EDM strojček Sinker | Drôtové EDM |
| Geometria a prístup | Vyniká v slepých prvkoch, ako sú dutiny s uzavretým dnom, hlboké rebrá a vnútorné drážky. Nevyžaduje žiadny priechodný prístup. | Obmedzené na prierezy. Ideálne pre zložité 2D profily a kontúry. Vyžaduje odkrytú hranu alebo počiatočný otvor. |
| Tolerancie a povrchová úprava | Možno dosiahnuť prísne tolerancie (±0,0002 – 0,001″) | Bežne dodržiava prísne tolerancie (±0,0001 – 0,0002″) a zabezpečuje jemné povrchové úpravy priamo z viacerých prechodov odhŕňaním. |
| Kľúčová výhoda | Vytvára zložité 3D dutiny, ktoré nie sú dostupné inými nástrojmi. | Vysoko presné pre 2D kontúry s minimálnym nastavením; nástroj „drôt“ je univerzálny. |
| Materiály | Oba procesy obrábajú širokú škálu vodivých materiálov vrátane kalenej nástrojovej ocele, karbidu a exotických zliatin bez toho, aby boli ovplyvnené tvrdosťou. | |
Minimálne polomery a detaily rohov
Drôtové EDM Zaisťuje extrémne tesné vnútorné rohy a jemné detaily, obmedzené predovšetkým priemerom drôtu a ovládaním rohov. Ak sú potrebné ultrajemné zaoblenia, použite menší drôt (napr. 0,006 – 0,004 palca) a viacero prechodov bez obrábania.
EDM strojček SinkerNajmenšie detaily závisia od geometrie a tuhosti elektródy: jemnejšie hroty sú možné, ale sú krehkejšie a pomalšie sa horia. Pre ostré profily razníkov alebo jemné drážky je drôt zvyčajne čistejšou voľbou.
Návrh, hĺbka a pomer strán
EDM strojček Sinker dokáže spracovať rôzne hĺbky. Rebrá s vysokým pomerom strán, hlboké dutiny a vysoké steny s minimálnym prievanom sú bežné v procese EDM hĺbiacej frézy, za predpokladu vhodného preplachovania a stupňovitého umiestnenia elektród.
Drôtové EDM je obmedzená maximálnou Z (výškou obrobku) stroja a prístupom: hoci dokáže zužovať a rezať vysoké profily, extrémna hĺbka alebo prvky bez priechodného prístupu nie sú uskutočniteľné. Ak konštrukcia vyžaduje hlbokú geometriu s uzavretým dnom, použite štíhlu hĺbiacu hlavu.
Tepelne ovplyvnená zóna, prepracovaná vrstva a napätie
Oba procesy vytvárajú tenkú vrstvu prelievania a tepelne ovplyvnenú zónu v dôsledku iskrovej erózie. Zvyčajne existuje minimálne zvyškové napätie, pretože nedochádza k žiadnemu tlaku nástroja. Dokončovacie prechody, optimalizované parametre a leštenie alebo leptanie po procese môžu znížiť potrebu prelievania a splniť náročné letecké alebo lekárske špecifikácie.
Rozdiely v rýchlosti a nákladoch medzi drôtovým EDM a hĺbiacim EDM
Nastavenie a upevnenie
Drôtové EDM Vyniká efektivitou nastavenia. Súčiastky sa dajú jednoducho upnúť a programovanie je priamočiare. Jedinou nevýhodou je prístup: pre vnútorné profily je potrebný štartovací otvor. Pre dávky identických 2D tvarov je drôt mimoriadne konzistentný a ekonomický.
EDM strojček SinkerNastavenie je dominantne založené na stratégii elektród. Čas a náklady spočívajú v navrhovaní, obrábaní a kvalifikácii elektród spolu s overovaním parametrov horenia. Upínanie je flexibilné a, čo je dôležité, proces sa môže začať v ktoromkoľvek bode povrchu. V prípade hlbokých, zložitých dutín, kde je frézovanie problematické, sa hĺbiace frézovanie často vráti počiatočným nákladom vytvorením prvkov, ktoré by inak boli nepraktické.
Spotreba elektródy a drôtu
Drôtové EDM spotrebúva drôt nepretržite: spotrebný materiál je predvídateľný a prispôsobuje sa dĺžke a hrúbke rezu.
EDM strojček Sinker spotrebúva elektródy, niekedy aj viac na jeden prvok. Opotrebovanie elektród a duplikácia pri dokončovacích prechodoch môže predstavovať významný podiel na celkových nákladoch na prácu. Pri cenovej ponuke elektroerozívneho obrábania s hĺbiacim rezom sú hlavnými faktormi počet elektród a ich zložitosť.
Potenciál automatizácie
Moderné platformy pre drôtové a hĺbiace EDM podporujú robustnú automatizáciu: meniče nástrojov, paletizované upnutie obrobkov a spoľahlivú bezobslužnú prevádzku. Drôtové EDM je obzvlášť vhodné na rýchle obrábanie stohovaných plechov alebo vnorených dielov: hĺbiace EDM môže tiež bežať bezobslužne s viacerými elektródami v rade a meraním v stroji, za predpokladu, že je plán vypaľovania overený.
Príslušné scenáre použitia
Aplikácie hĺbiacej EDM
Jadrá a dutiny, vyhadzovacie vrecká, konformné prvky, hlboké rebrá a vnútorné drážky forma na tlakové liatie bodové až po zahlbovacie EDM. Dopĺňa tiež tvrdé frézovanie, keď dosah, vychýlenie nástroja alebo malé polomery robia mechanické rezanie riskantným alebo nemožným. Ak je prvok slepý alebo v podstate 3D s rôznymi hĺbkami, zahlbovacie EDM poskytuje potrebnú kontrolu.
Aplikácie drôtového EDM
Drôtové EDM dominuje pri priechodných profiloch: razníky a matrice, ozubené kolesá a reťazové kolesá, polotovary chirurgických nástrojov, EDM rezné doštičky a upichovanie presných plochých komponentov z plechu. Očakávajte prísne tolerancie, opakovateľnosť naprieč dávkami a vynikajúcu kvalitu hrán, často priamo zo stroja po prechodoch odľahčenými hranami.
Integrované pracovné postupy
Zložité nástroje často profitujú z oboch výhod. Napríklad drôtové EDM dokáže hrubovať vnútorné drážky alebo odstraňovať sypký materiál, čím sa skráti čas horenia hĺbidla. Hĺbidlo potom dokončuje jemné 3D detaily a slepé prvky. Tento hybridný prístup skracuje čas cyklu, znižuje počet elektród a zlepšuje celkovú ekonomiku.
Praktický kontrolný zoznam výberu
Otázky, ktoré si treba položiť pred výberom
- Je daný prvok prierezom alebo slepou dutinou?
- Aká tolerancia a povrchová úprava sa vyžadujú na funkčných plochách?
- Aký je materiál a hrúbka/výška dielu?
- Sú tam extrémne malé vnútorné polomery alebo ostré rohy?
- Aký je objem výroby a požiadavka na opakovateľnosť?
- Existujú nejaké obmedzenia prístupu (potreba štartovacieho otvoru alebo žiadna vonkajšia hrana)?
Údaje, ktoré poskytnete výrobcovi EDM
- 3D CAD (a 2D výkresy s GD&T) jasne označujúce EDM prvky
- Špecifikácia materiálu a tvrdosť/stav
- Hrúbka/výška dielu a akékoľvek požiadavky na kužeľovitosť
- Cieľové tolerancie a popisy povrchovej úpravy pre každý povrch
- Zámer prvku: slepé dutiny vs. priechodné rezy: minimálne polomery
- Množstvo, dodacie ciele a akékoľvek preferencie týkajúce sa vypnutia svetla alebo automatizácie
Záver: Existuje „lepšia“ metóda EDM obrábania?
Toto nie je jednoduchá otázka, na ktorú sa dá odpovedať áno alebo nie, a rozumnejšou odpoveďou by bolo „vyberte si správny nástroj pre konkrétnu úlohu“. Elektroerozívne frézovanie s hĺbiacim rezom vyniká pri zložitých 3D dutinách a slepých prvkoch, zatiaľ čo drôtové elektroerozívne frézovanie je bezkonkurenčné pri presnom rezaní profilov. Optimálna voľba je v konečnom dôsledku určená širokou škálou kritérií.
Často kladené otázky
Existujú problémy s kompatibilitou s nátermi, pokovovaním alebo následnými povrchovými úpravami?
EDM zavádza tenkú vrstvu prelievania, ktorá môže ovplyvniť priľnavosť alebo difúziu povlakov/pokov; výrobcovia ju môžu odstrániť alebo minimalizovať pomocou povrchové úpravy ako je dokončovacie pálenie alebo ľahké brúsenie/leštenie. Ak plánujete tepelné spracovanie po spracovaní, uveďte to vopred – výrobcovia môžu upraviť parametre pálenia alebo naplánovať EDM po tepelnom spracovaní, aby sa predišlo konfliktom pri opätovnom odlievaní/mäknutí.
Aké sú bežné príčiny zlomenia drôtu pri drôtovom EDM obrábaní a ako sa im dá predísť?
Existuje mnoho možných dôvodov zlomenia: nesprávne preplachovanie, nadmerná energia iskry pre danú sekciu, napnutie drôtu alebo nesprávne zarovnanie vodidla, abrazívne inklúzie v materiáli, agresívne zatáčanie atď.
Aby sa zabránilo prasknutiu jemného drôtu, výrobcovia často používajú optimalizované preplachovacie dráhy, prechody s nižšou energiou v blízkosti kritických prvkov, viacnásobné prechodové stratégie, pevnejšie upevnenie atď.
Ako by sa mali upevňovať krehké alebo tenké časti pre EDM?
Používajte segmentované podpery, obetné podkladové dosky, mäkké svorky, ktoré rozkladajú zaťaženie, a stratégie stupňovitého rezania (predbežné hrubovanie s nižšou energiou). Pri veľmi tenkých/krehkých dieloch môžu výrobcovia odporučiť lepenie na nosnú dosku alebo stohovanie/vkladanie, aby sa znížilo deformovanie a umožnilo...