Wyjaśniono wszystko na temat obróbki elektroerozyjnej (EDM).

Decyzję o zastosowaniu maszyny elektroerozyjnej do prototypowania i innych zadań można podjąć tylko wtedy, gdy masz pewność, na czym polega proces obróbki.

Dzisiaj zbadamy wszystko na temat procesu obróbki EDM – od podstawowych po zaawansowane koncepcje.

Co to jest obróbka elektroerozyjna?

Obróbka elektroerozyjna (EDM) to unikalna, nietradycyjna metoda cięcia lub obróbki, która wykorzystuje kontrolowane iskry elektryczne do cięcia i kształtowania przedmiotu obrabianego. Metoda ta wykorzystuje w swoim działaniu energię cieplną. Energia ta powstaje w wyniku konwersji wyładowań elektrycznych.

Zalety EDM

  • Większa swoboda w projektowaniu

Dzięki tej metodzie obróbki masz swobodę projektowania. Chociaż normalne metody obróbki wiążą się z ograniczeniami, EDM zapewni całkowitą swobodę w przypadku skomplikowanych głębokości i cięć projektowych.

  • Nie ma problemów z zakłóceniem procesu

W przypadku EDM nie ma bezpośredniego styku narzędzia z obrabianym przedmiotem. Dzięki temu nie powstają odkształcenia, co pozwala na zastosowanie idealnej metody obróbki cienkich detali.

  • Precyzyjne wykończenie powierzchni

Dzięki EDM nigdy nie będziesz musiał się martwić, że ślady obróbki pozostaną na powierzchni przedmiotu obrabianego. Dzięki temu praca jest idealna i precyzyjna, bez konieczności stosowania kolejnych zabiegów.

  • Precyzyjne cięcia

EDM jest idealny, jeśli chcesz mieć perfekcyjnie przycięte detale. Zostały zaprojektowane tak, aby każda część lub prototyp, nad którym pracujesz, była idealna.

  • Pracuje z różnymi materiałami

Chociaż niektóre procesy obróbki nie mogą współpracować z materiałami twardymi, nigdy nie ma to miejsca w przypadku obróbki elektroerozyjnej. Bez względu na to, jak twardy jest materiał, który chcesz obrobić, ta metoda spełni Twoje potrzeby.

Ograniczenia EDM

  • Nie jest dla Ciebie idealny, jeśli potrzebujesz ich do projektów na dużą skalę. Dzieje się tak dlatego, że współczynnik usuwania materiału jest dość niski.
  • Podczas obróbki niektórych materiałów za pomocą EDM, zwłaszcza materiałów, które nie przewodzą prądu elektrycznego, wystąpią pewne ograniczenia.
  • Potrzebujesz elektrod do wtapiania przy obróbce elektroerozyjnej. Oznacza to, że jeśli nie produkujesz w dużych ilościach, obróbka elektrod jest przeważnie kosztowna.
  • Ta metoda nie jest przyjazna dla środowiska. Trzeba wiedzieć, że obróbka elektroerozyjna do pracy wymaga dużych ilości prądu, co czyni ją dość nieprzyjazną dla środowiska.
  • Pozyskanie ekspertów z doświadczeniem w obróbce EDM może być trudne.
  • Ponieważ podczas procesu obróbki może wytworzyć się wysokie ciepło, właściwości metalurgiczne materiałów ulegają zmianie.
  • To narzędzie obróbcze łatwo się zużywa.
  • Nie jest możliwe odtworzenie ostrych narożników.

Kiedy stosować obróbkę elektroerozyjną

Poniżej kilka miejsc, w których można wprowadzić obróbkę elektroerozyjną:

  • Stosowane, gdy konieczne jest docięcie profili
  • Jest potrzebny do wiercenia mikrootworów
  • Pomaga w przypadku konieczności przycięcia ostrych narożników wewnętrznych
  • Pomaga w wierceniu zakrzywionych otworów
  • Jest potrzebny do cięcia kształtowego rotacyjnego
  • Tworzenie narzędzi do formowania wtryskowego
  • Twardy materiał do grawerowania
  • Aby mieć pewność, że obrabiane przedmioty nie mają zepsutych narzędzi

Historia obróbki elektroerozyjnej

Cały proces rozpoczął się w latach czterdziestych XX wieku, kiedy radzieccy naukowcy NI i BR Lazarenko chcieli wykorzystać moc przynoszonych iskier elektrycznych.

Naukowcy ci rozpoczęli całą procedurę, która została wdrożona na początku, aby zapewnić, że erozja wolframowych styków elektrycznych nie będzie mile widziana. To odkrycie zainicjowane przez tę dwójkę ożywiło tę obróbkę. Z biegiem czasu metoda ta stała się wyjątkowa, a jej zastosowanie zyskały wyjątkowe udoskonalenia.

Chociaż wszystko się zaczęło od obróbki elektroerozyjnej drutu, nastąpiły wyjątkowe zmiany i transformacje. Dziś proces ten pokazuje, jak bardzo ewoluował ludzki umysł.

Integracja EDM i CNC

Poniżej znajdują się szczegóły dotyczące integracji EDM i CNC:

  • Jeśli chodzi o te systemy obróbki, powinieneś wiedzieć, że CNC jest interfejsem łączącym projekt i realizację.
  • CNC gwarantuje, że maszyna jest dobrze zaprogramowana i że ruchy elektrod są dokładnie kontrolowane.
  • CNC, podłączane głównie do urządzeń CAM lub CAD, pozwala na bezpośrednie przeniesienie specyfikacji projektowych do procesu obróbki. Dzięki temu możesz uzyskać idealny efekt końcowy, o jakim zawsze marzyłeś.

Rodzaje obróbki elektroerozyjnej

Ciężki EDM

Ten typ nazywany jest również obróbką wgłębną lub obróbką elektroerozyjną.

  1. W przypadku tej metody konieczne będzie połączenie przedmiotu obrabianego i elektrody oraz zanurzenie ich w płynie dielektrycznym. Prowadzi to do wyładowań lub uwolnień elektrycznych, które powodują erozję przedmiotów obrabianych, aby osiągnąć idealne wyniki obróbki poprzez odbicie lustrzane.
  2. Tam, gdzie potrzebne są konkretne i precyzyjne kształty, można uznać, że ten typ sprawdzi się idealnie.
  3. Ponieważ przy tego typu elektrodach masz znacznie większą kontrolę nad ruchem elektrod, łatwiej jest uzyskać dokładność i personalizację.
Ciężki EDM

Ciężki EDM

Ten typ obróbki elektroerozyjnej okazał się głównym rozwiązaniem problemów dla większości producentów w branży obróbki skrawaniem.

Drut EDM

Obróbka elektroerozyjna drutu słynie z dużej dokładności. Znany jest także z innych rzeczy:

  1. W procesie drutu EDM jako narzędzie do cięcia stosuje się drut wykonany z powlekanej miedzi lub mosiądzu. Przeważnie drut jest cienki i ma energię elektryczną.
  2. Jest to drut, który przecina materiały podczas podawania krok po kroku.
  3. Za pomocą tego typu EDM można z łatwością tworzyć pełne, dokładne i złożone cięcia.
Drut EDM

Drut EDM

Wiercenie otworów EDM

Nazywana także metodą szybkiego wiercenia otworów, jest to unikalna procedura opracowana w celu szybkiego tworzenia głębokich i precyzyjnych otworów. Więcej szczegółów obejmuje:

  1. W przypadku tej metody EDM konieczne będzie użycie elektrod rurowych, aby otwory były idealnie śrutowane.
  2. Jeśli potrzebujesz szybkiego czasu realizacji cięć, ta metoda jest najlepsza.
Wiercenie otworów EDM

Wiercenie otworów EDM

Wiele osi EDM

Ponieważ zwykłe metody EDM stale się rozwijają, metoda wieloosiowa wydaje się wiodąca. Wiedz, co następuje:

  1. Metoda ta wyróżnia się jako jedyna obejmująca większą liczbę osi ruchu. Dzięki temu jest w stanie obrabiać skomplikowane kształty.
  2. Dzięki tej metodzie możesz być pewien całkowitej elastyczności.
Wieloosiowy EDM

Wieloosiowy EDM

MikroEDM

Metoda ta stanowi połączenie normalnej metody obróbki elektroerozyjnej z bardzo szczegółowymi i precyzyjnie dostrojonymi procedurami. Jeśli działasz w branży, która wymaga wytwarzania wielu miniaturowych produktów, ten typ jest dla Ciebie idealny. Ten typ zapewnia najwyższy poziom dokładności i szczegółowości, jakiego potrzebujesz w przypadku obrabianych materiałów.

MikroEDM

MikroEDM

Frezowanie EDM

W tego typu obróbce elektroerozyjnej stosowana jest głowica EDM. Ruch tej głowicy we wzorze frezowania prowadzi do perfekcyjnego wykonania wszystkich prac obróbczych w najdrobniejszych szczegółach.

Jeśli chcesz obrabiać elementy, które będą wymagały skomplikowanej geometrii, której normalne metody frezowania nie mogą pomóc w realizacji, ten typ EDM Ci to umożliwi.

Frezarka EDM

Frezarka EDM

Drut do gwintów EDM

Ten typ elektrodrążarki jest unikalną metodą, w ramach której sklasyfikowane są elektrodrążarki drutowe. W przypadku tej metody należy upewnić się, że otwór początkowy jest dobrze nagwintowany. To gwintowanie, jeśli jest dobrze wykonane, sprawia, że cały proces obróbki jest bardzo płynny.

Jeśli potrzebujesz drutu do przejścia lub przejścia przez skomplikowaną geometrię, ten typ EDM jest idealny.

Składniki EDM

· Przewodniki

Znane również jako okucia. Ten element jest wykonany z ceramiki. Wykonuje swoją pracę poprzez prowadzenie elektrod do konkretnego przedmiotu wymagającego kształtowania.

· Elektroda

Idealnie, jeśli elektroda będzie miała postać rurek, drutów, a nawet matryc.

· Płyn dielektryczny

Element ten odpowiada za chłodzenie detali i elektrod. Ponadto idą dalej, aby zapewnić odsunięcie zerodowanych materiałów od obszarów przedmiotu obrabianego, które zostały poddane obróbce.

· Zasilanie prądem

Jest to energia powodująca iskrzenie elektrod. Zapewnia to osiągnięcie odpowiedniej mocy wymaganej do precyzji.

· Jednostka sterująca

Ten element znajdziesz w środku urządzenia do obróbki elektroerozyjnej. Tutaj kontrolowane jest wszystko, co dotyczy maszyny.

· Układy dielektryczne

Ten system do obróbki elektroerozyjnej spełnia różne potrzeby. Stoi pomiędzy przedmiotami obrabianymi a elektrodami. Ma także zbiornik lub pojemnik, w którym znajduje się płyn dielektryczny. Płyn ten to głównie woda dejonizowana lub olej.

· Pompa

Składnik ten sprawia, że przepływ płynu dielektrycznego z dna pojemnika do narzędzia jest bardzo łatwy.

· Zbiornik roboczy

Element ten jest miejscem, w którym zachodzą wszystkie procesy obróbki tą metodą. Jest to pojemnik, w którym znajduje się zarówno płyn, jak i przedmiot obrabiany.

· Elementy obrabiane i uchwyty

Ten element zapewnia utrzymanie obrabianych przedmiotów we właściwych miejscach. Dzięki temu nawet podczas obróbki przedmiot nie porusza się, co pozwala uniknąć błędów.

· Sterowanie serwem

Ten element zapewnia stałą lub wyregulowaną szczelinę między elektrodami i materiałami. Działa również w celu zapewnienia dobrej kontroli wytwarzania iskier, aby osiągnąć wszechstronną precyzję.

· System płukania

Komponent ten pełni funkcję wspomagającą, a także pełni bardzo ważną rolę w całym procesie EDM. Ta część zapewnia stopniowy przepływ płynu dielektrycznego, co usprawnia proces usuwania.

· Woltomierz

Ten element maszyny EDM służy do pomiaru napięcia.

· Amperomierz

To urządzenie działa poprzez sprawdzanie, czy przepływa prąd, czy nie. Jednak zanim będzie można go użyć do tych kontroli, należy go połączyć.

Komponenty EDM

Komponenty EDM

Jak elektrody wpływają na proces obróbki elektroerozyjnej

Różne elektrody mają różne właściwości. Te różnice będą miały wpływ na proces EDM, negatywnie lub pozytywnie. Poniżej znajduje się kilka sposobów ich rozgrywania:

  • Na przykład elektroda mosiężna powoduje szybką erozję materiałów w porównaniu z wolframem i innymi materiałami.
  • Elektrody mosiężne można łatwo wytłaczać lub obrabiać. Dlatego są one częściej stosowane w procesach obróbki elektroerozyjnej drutu.
  • Miedź jest w stanie wytrzymać zużycie lepiej niż mosiądz. Ponadto jest bardzo trudny w obróbce w porównaniu do mosiądzu. Jednakże, ponieważ miedź jest doskonałym przewodnikiem, sprawdza się doskonale, jeśli potrzebujesz dobrego wykończenia detali.
  • Miedź może być również dodawana do wolframu, aby uzyskać najlepsze procesy obróbki elektrodą wolframową.
  • Układ filtracji płynu dielektrycznego. System ten zapewnia, że płyn dielektryczny jest wolny od wszelkich niebezpiecznych cząstek i jest czysty, co pozwala udoskonalić proces obróbki.
  • System chłodzenia. System ten pomaga chronić maszynę przed przegrzaniem i zapewnia bezpieczeństwo jej pracy.

Proces obróbki elektroerozyjnej krok po kroku

Zasada działania EDM

Zasada działania EDM

Krok 1 – Przygotuj potrzebne przedmioty.

Musisz przygotować następujące rzeczy:

  • Elektroda.
  • Materiał lub przedmiot obrabiany.
  • Maszyna EDM.
  • Odzież ochronna (rękawice, okulary)
  • Płyn dielektryczny.

Krok 2: Montaż przedmiotu obrabianego i elektrody

Rozpocznij od zamontowania przedmiotu obrabianego i elektrody. Podczas ich montażu należy zachować niewielką odległość. Zatem końcówka elektrody nie powinna dotykać przedmiotu obrabianego.

Krok 3: Włączanie i wyłączanie zasilania dielektrykiem

Konieczne będzie włączenie zasilania dielektrykiem, aby przedmiot obrabiany i elektroda były zanurzone w płynach dielektrycznych. Następnie wyłącz go.

Krok 4: Polecenie konfiguracji za pośrednictwem jednostki sterującej

Zainicjuj polecenie rozpoczęcia obróbki za pośrednictwem jednostki sterującej. Zapewnia to wytworzenie odpowiedniej ilości mocy, aby odpowiednie iskry przejęły kontrolę.

Krok 5: Etap topienia i odparowywania

Wytworzone iskry elektryczne powodują wytwarzanie dużej energii cieplnej. Powoduje to topienie i odparowanie metalu; w ten sposób osiąga się obróbkę.

Różnica pomiędzy CNC i EDM

  • CNC wymaga fizycznego kontaktu z przedmiotami obrabianymi, a EDM tego nie wymaga.
  • CNC tnie ostrym narzędziem tnącym, natomiast EDM wykorzystuje wyładowania elektryczne lub iskry do kształtowania lub cięcia przedmiotu obrabianego.
  • Cięcie skomplikowanych projektów jest łatwiejsze w przypadku obróbki EDM, natomiast w przypadku CNC jest bardzo trudne.
  • EDM kosztuje więcej w przypadku obróbki detali, podczas gdy CNC nie kosztuje tak dużo.

Jak wybrać odpowiednią maszynę elektroerozyjną

Oto kilka wskazówek, jak wybrać właściwy EDM:

  • Należy sprawdzić możliwości maszyny w przypadku stożkowania otworów.
  • Sprawdź wielkość maszyny i dostępnej przestrzeni.
  • Używany płyn dielektryczny. Ważne jest, aby używać odpowiedniego płynu.
  • Upewnij się, że ma gładką strukturę konserwacji.
  • Porównaj ceny, aby mieć pewność, że inwestujesz w produkt zgodny z Twoim budżetem.
  • Czy to jest łatwe w obsłudze? Musisz to bardzo rozważyć.

Materiał, który można obrabiać za pomocą EDM

Chociaż jest wszechstronny, EDM jest w stanie pracować z niektórymi materiałami bardziej. Poniżej znajdują się:

  • Stal — obejmuje bardzo wytrzymałe typy stali nierdzewnej i hartowanej
  • Miedź – ma doskonałą przewodność elektryczną
  • Aluminium - Nie jest ciężkie, ale bardzo mocne
  • Inconel – jest odporny na ekstremalne temperatury. Jest to również stop niklu
  • Mosiądz – obróbka mosiądzu jest bardzo łatwa.
  • Grafit – doskonale sprawdza się w procesie EDM
  • Tytan — jest odporny na korozję i jest bardzo mocny
  • Hastelloy – Wysoka odporność na korozję
  • Węglik wolframu – jest odporny na zużycie i bardzo twardy
  • Kovar – stop ten jest odporny na różne poziomy rozszerzalności cieplnej
  • Złoto
  • Srebro – ma doskonałą przewodność elektryczną i cieplną.

Najlepsze oprogramowanie do stosowania w EDM

Oto najlepsze aplikacje, których możesz używać do EDM:

  • Integracja CAM i CAD. Ta aplikacja jest w stanie przekształcić skomplikowane projekty w rzeczywistość. Odbywa się to poprzez prowadzenie maszyny.
  • Aplikacja symulacyjna. Ta aplikacja służy do wizualizacji i optymalizacji całej procedury przed jej rozpoczęciem. Po wykonaniu tej czynności poznasz wszystkie prawdopodobne nieefektywności lub błędy. Oszczędza się w ten sposób czas i zapobiega się stratom materiału.
  • Oprogramowanie CNC. Ten interfejs oferuje maszynie operacje programowania. Zapewnia to odpowiednią kontrolę ruchu elektrody.
  • Oprogramowanie do monitorowania i kontroli procesów. To oprogramowanie pomaga dostosować prąd, napięcie i inne parametry, aby zapewnić idealną wydajność pracy.
  • Oprogramowanie do generowania ścieżki narzędzia. Służy do generowania określonych ścieżek, którymi może podążać narzędzie. Prowadzi to do wysokiego poziomu dokładności.

Porównanie EDM z innymi procesami obróbki

Oto kilka rzeczy, które odróżniają EDM od innych metod obróbki:

  • Proces bezdotykowy. EDM jest bezkontaktowy w tym sensie, że nie masz fizycznego kontaktu z materiałem. Tutaj działają iskry lub wyładowania elektryczne. Nie można tego powiedzieć o tradycyjnych lub innych metodach obróbki.
  • Twardość materiału. Metodą EDM można łatwo obrabiać bardzo twarde materiały. Niestety, przy tradycyjnych metodach obróbki jest to trudne do osiągnięcia.
  • Dokładność i zawiłość. Jeśli chcesz mieć złożone kształty i dokładne, idealne detale, metodą EDM jest najlepsza metoda. Nie można jednak liczyć na takie same efekty w przypadku tradycyjnych metod obróbki.
  • Wykończenie powierzchni. Poziom wykończenia powierzchni uzyskany za pomocą EDM będzie zawsze wyższy. Zatem nie będziesz potrzebować procesu obróbki końcowej. Nie można tego jednak powiedzieć w przypadku innych metod maszynowych.
  • Zużycie narzędzia. W przypadku obróbki EDM w porównaniu z innymi procesami zużycie narzędzia nie jest częste. Również konserwacja przy użyciu EDM nie jest skomplikowana.
  • Konfiguracja procesu. Konfiguracja EDM jest w większości skomplikowana i pochłania dużo czasu. Jest to jeszcze gorsze, jeśli masz wykonane skomplikowane projekty. Jednak inne metody obróbki nie są.
  • Ograniczenia dotyczące materiałów przedmiotu obrabianego. EDM jest w stanie doskonale pracować tylko z materiałami przewodzącymi prąd elektryczny, ale tradycyjna obróbka skrawaniem jest w stanie obsłużyć różne rodzaje materiałów.
  • Koszt operacji. Wydasz znacznie więcej na obsługę EDM w porównaniu z innymi metodami obróbki. Dzieje się tak ze względu na potrzebne specjalistyczne maszyny, zużycie energii elektrycznej i konserwację.

Zastosowania w obróbce elektroerozyjnej

Poniżej znajdują się branże, w których przede wszystkim stosowana jest obróbka elektroerozyjna:

  • Wykorzystuje się je tutaj do wykonywania matryc do części samochodowych, a także form do części samochodowych.
  • Stosowany do obróbki części silników i łopatek turbin.
  • Produkcja narzędzi i matryc. Służy do tworzenia stempli, wykrojników i form.
  • Urządzenia medyczne. Idealny do produkcji skomplikowanych urządzeń chirurgicznych i implantów.
  • Jest korzystny w tworzeniu części do elektrowni wiatrowych, nuklearnych itp.
  • Stosowany do produkcji złączy i części półprzewodnikowych.
  • Maszyny do produkcji. Do obróbki gwintów, kół zębatych i innych unikalnych elementów maszyn.
  • Badania i rozwój. Idealny do eksperymentalnych prototypów części i tworzenia.
  • Do tworzenia podzespołów stosowanych w pojazdach i sprzęcie wojskowym.
  • Idealny do tworzenia części infrastruktury i złączy.

Często zadawane pytania

Jak dokładny jest EDM?

Obróbka elektroerozyjna jest w stanie osiągnąć tolerancję +/- 0,0002. Dzięki temu jest bardzo precyzyjny i dokładny.

Jakie wykończenia można osiągnąć poprzez obróbkę elektroerozyjną?

Obróbka elektroerozyjna nie pozostawia śladów na obrabianych przedmiotach. Dzięki tej metodzie obróbki można oczekiwać doskonałego wykończenia powierzchni. Należy pamiętać, że poziom prędkości cięcia decyduje również o doskonałości wykończenia.

Wniosek

Zrozumienie wyjątkowości procesu obróbki elektroerozyjnej z pewnością Ci pomoże. We wszystkich podanych szczegółach należy upewnić się, że używana jest odpowiednia maszyna, aby proces był wyjątkowo łatwy.

Więcej zasobów:

EDM wgłębny vs. EDM drutowy – Źródło: TSINFA

Ciężki EDM – Źródło: TSINFA

Obróbka elektroerozyjna – Źródło: KATALOG IQS

EDM – Źródło: XOMETRY