Kako radi EDM strojna obrada? Iskrište, fizika dielektrika i pražnjenja

Unutarnji kut od 0,3 mm na dnu 58 HRC H13 umetka je točka gdje glodanje prestaje biti opcija. Radijus kuta manji je od bilo kojeg praktičnog rezača, materijal će ubiti vrh tvrdog metala u jednom prolazu, a značajka je preduboko da bi držač alata mogao dosegnuti. To je posao za koji je napravljena obrada električnim pražnjenjem.

Kratak odgovor na to kako EDM strojna obrada radi: ona uklanja metal kontroliranim električnim iskrama umjesto silom rezanja. Oblikovana elektroda dovodi se prema radnom komadu kroz kupku dielektrične tekućine, impulsni napon razbija tekućinu preko razmaka od nekoliko stotinki milimetra, a svako pražnjenje topi i isparava mikroskopski krater od metala. Elektroda nikada ne dodiruje dio.

Budući da se materijal uklanja toplinski umjesto mehanički, tvrdoća izratka više nije važna i električna vodljivost postaje uvjet. Ono što slijedi je mehanizam u detaljima, sustavi koji ga održavaju stabilnim i praktični brojevi koji odlučuju je li EDM pravi proces za danu značajku.

Što se zapravo događa u iskrištu

Jaz je cijeli proces. U završnoj obradi tipično je 0,01 do 0,05 mm poprečno; kod teške grube obrade može se otvoriti do otprilike 0,1 mm. Taj je prostor ispunjen dielektričnom tekućinom, koja izolira elektrodu od obratka dok generator ne odluči drugačije.

Kada se primijeni puls, napon raste sve dok ga tekućina više ne može držati. Plazma kanal se formira preko najužeg mjesta raspora, teče struja, a lokalna temperatura doseže otprilike 8.000 do 12.000 stupnjeva Celzijusa, dovoljno vruće da otopi i djelomično ispari površinu obratka. Puls traje mikrosekunde. Kada se isključi, kanal se urušava, rastaljeni bazen implodira i izbacuje većinu svog materijala u tekućinu, a dielektrik odnosi ostatke.

Onda se opet dogodi. Ovisno o generatoru, stroj može proizvesti od nekoliko tisuća do nekoliko stotina tisuća pražnjenja u sekundi, pri čemu svako izrezuje krater dubok nekoliko mikrona. Servo sustav pomiče elektrodu naprijed kako bi održao razmak konstantnim: preblizu i pražnjenje se pretvara u oštećujući luk, predaleko i uopće se ne stvara iskra.

Jedan detalj privlači ljude. Na stroju za utapanje elektroda je oblikovani blok od bakra ili grafita; na stroju za žicu to je pokretna mjedena žica. Fizika je zajednička, alati i aplikacije nisu, i vrijedi riješiti razliku prije specificiranja stroja. Usporedba od sinker EDM naspram žičane EDM pokriva gdje svatko zarađuje.

Sustavi koji održavaju pražnjenje stabilnim

Svaki EDM stroj, od ručnog ZNC-a do potpuno programabilnog sinkera, sastavljen je od istih građevnih blokova. Ako je jedan od njih nadmašen, drugi to ne mogu nadoknaditi.

Jedan ciklus pražnjenja, korak po korak

Praćenje jednog impulsa olakšava čitanje ponašanja na kontrolnom zaslonu.

1. Servo pomiče elektrodu sve dok razmak ne bude otprilike širine ljudske vlasi.
2. Generator podiže napon preko raspora; dielektrik ga zadržava do proboja.
3. Formira se plazma kanal i struja raste u mikrosekundama do programirane vršne vrijednosti.
4. Površina ispod kanala se topi i djelomično isparava, ostavljajući krater.
5. Puls završava, kanal kolabira, a krater implodira, izbacujući rastaljeni metal u tekućinu.
6. Ispiranjem se krhotine izvlače i svježi dielektrik ulazi.
7. Koraci dva do šest ponavljaju se tisuće puta u sekundi dok CNC kruži oko elektrode kako bi očistio šupljinu.

Tvrdoća nije bitna, vodljivost nije

Bez sile rezanja, EDM strojevi obrađuju 62 HRC čelične kalupe, cementni karbid i inkonel s istom elektrodom i istim učvršćenjem. Nema otklona alata, nema otvrdnjavanja, nema klepetanja, a tanka rebra se ne savijaju od reza. Jedini zahtjev je da obradak provodi struju.

Materijal elektrode slijedi suprotnu logiku. Bakar drži fine detalje i sporo se troši pri niskim strujama, zbog čega dominira završnim radovima na detaljnim šupljinama. Grafit uklanja više materijala u minuti pri visokoj struji i daleko ga je lakše obraditi u velike, složene oblike, ali ostavlja grublju površinu i brže se troši na oštrim rubovima koji definiraju šupljinu.

Trošenje kutova je detalj koji tiho košta. Elektroda se na svojim uglovima troši nekoliko puta brže nego na svojim ravnim površinama, tako da šupljina koja se točno mjeri u prvom prolazu izlazi iz tolerancije kako se elektroda zaokružuje. Zbog toga se elektrode režu ispod veličine kako bi se omogućio iskrište i dodatak za habanje, i zašto je druga elektroda za završnu obradu često jeftinija od starog kalupa.

Od grubog do zrcalnog: kako svaki prolaz mijenja završnu obradu

Niti jedna šupljina se ne obrađuje u jednom prolazu. Prva elektroda vrši teško uklanjanje s velikom strujom i dugim trajanjem pražnjenja, ostavljajući mat površinu s rupičicama. Kasniji prolazi koriste istu elektrodu uz postupno manju struju i kraće vrijeme uključivanja, tako da svaka iskra izrezuje plići krater na vrhu prethodne i hrapavost se smanjuje korak po korak.

Slijede dvije posljedice. Prvo, brzina uklanjanja opada kako se završna obrada poboljšava, tako da zrcalna završna obrada na velikom karijesu traje satima, a ne minutama, te se naplaćuje u skladu s tim. Drugo, završni prolazi moraju ukloniti oštećeni sloj koji je ostao nakon prolaza prije njih: prerađeni ili bijeli sloj obično je debeo nekoliko mikrona do nekoliko desetaka mikrona, a na matrici koja će se polirati mora se skinuti, a ne gurati.

Redoslijed koji većina alatnica koristi je tri do pet prolaza sa opadajućom strujom, završavajući za jedan stupanj finiji nego što crtež zahtijeva ako će se šupljina nakon toga ručno polirati.

Gdje EDM pobjeđuje, a gdje gubi

EDM je spor u masovnom uklanjanju i nepobjediv u detaljima. Odabir procesa obično se svodi na kratki popis kriterija.

Pravilo koje slijedi većina alatnica je jednostavno: izglodajte sve što rezač može dosegnuti, zatim spalite ono što je ostalo, uglove, duboka rebra, oštre unutarnje rubove i sve elemente u kaljenom čeliku.

ZNC, PNC i CNC: Što vam kupuje razina kontrole

Razlika u cijeni između EDM strojeva leži u sustavu upravljanja, a ne u spremniku. ZNC stroj ima servo kontrolu samo na Z osi: X i Y se postavljaju ručno, a svaki prolaz je jednostavno uvlačenje prema dolje s uvlačenjem. Jeftin je, robustan i još uvijek pravi odgovor za rad s jednom šupljinom s oblikovanom elektrodom.

PNC stroj dodaje programabilne cikluse Z-osi, višestupanjsko uvlačenje i pohranjene dubine, što skraćuje postavljanje i poboljšava ispiranje pri dubljim radovima. Potpuni CNC dodaje servo kontrolu na X, Y i često C, tako da elektroda može kružiti, pomicati i spiralno. Ista elektroda reže različite veličine promjenom radijusa orbite, ispiranje se može automatski premjestiti, a nekoliko šupljina radi bez nadzora.

U cijelom rasponu ove tri razine upravljanja podijeljene su prema veličini radnog stola kao i prema elektronici, i EDM strojevi za udubljenje grupirani su točno po tim linijama.

Kompaktan primjer potpuno programibilnog kraja je CNC-450, mali stolni stroj koji još uvijek podržava orbitiranje i završnu obradu u više prolaza, što je inače dovoljno za rad s umetcima i male kalupe s više šupljina.

CNC 450 EDM stroj za udubljivanje Kompaktno CNC-kontrolirano EDM utapanje s dodatnom Panasonic servo električnom kutijom, predstavljeno za rad s umetcima i male kalupe s više šupljina. Pogledajte proizvod →

Usklađivanje stroja s radom, a ne obrnuto

Tri broja odlučuju odgovara li navedeni posao stvarno: hod radnog stola, dimenzije radnog spremnika i maksimalna težina elektrode. Putovanje postavlja najveću šupljinu koju možete postaviti, spremnik postavlja najveći radni komad koji možete potopiti, a težina elektrode određuje koliko težak grafitni uzorak glava može nositi bez gubitka kontrole razmaka.

Roughing struja je druga zamka. Veliki generator na malom stroju nije prednost. Teška gruba obrada s velikom elektrodom zahtijeva volumen ispiranja koji kompaktni spremnik ne može isporučiti, tako da stroj na kraju radi znatno ispod svoje nazivne struje kako bi se izbjeglo stvaranje luka, što znači da ste platili za sposobnost koju ne možete koristiti.

U praksi stroj srednje veličine pokriva većinu radova na kalupnoj ploči: CNC-650, na primjer, spaja veći stol i spremnik s generatorom veličine koja im odgovara, što je konfiguracija koja održava struju grube obrade, ispiranje i servo odziv u ravnoteži.

CNC 650 EDM stroj za udubljivanje Srednje veličine CNC alat za upuštanje kalupa EDM s dodatnom Panasonic servo električnom kutijom, balansiranjem struje grube obrade, ispiranjem i servo odzivom za rad s kalupnom pločom. Pogledajte proizvod →

Duboke šupljine i veliki kalupi: Prava granica

Duboke šupljine otkrivaju pravu granicu EDM-a, a to je evakuacija krhotina. Kako se dubina povećava, područje ispiranja se smanjuje u odnosu na volumen praznine, čestice ugljika ostaju zarobljene, a pražnjenje postaje nestabilno bez obzira na to kako je generator postavljen. Ispiranje kroz elektrodu, periodično povlačenje elektrode i puštanje manje struje nego što stroj teoretski može isporučiti standardne su protumjere.

Na velikim radovima kao što su baze kalupa, blokovi kalupa i duboka rebra, praktični strop je postavljen Z hodom, veličinom spremnika i krutošću stroja, a ne vršnom strujom, tako da su strojevi u ovoj klasi specificirani oko strukture i logistike ispiranja. Model kao što je CNC-1260, sa znatno većim stolom i spremnikom, postoji upravo za tu klasu posla.

CNC 1260 EDM stroj za udubljivanje Veliki CNC EDM za kalupe za kalupe, blokove kalupa i duboka rebra, gdje Z hod, veličina spremnika i krutost definiraju radni strop. Pogledajte proizvod →

EDM strojna obrada: često postavljana pitanja