ईडीएम ड्रिलिंग मशीन और सामान्य ड्रिलिंग मशीन के बीच ड्रिलिंग दक्षता की तुलना

संचालन सिद्धांत: ईडीएम ड्रिलिंग बनाम पारंपरिक ड्रिलिंग

ईडीएम ड्रिलिंग मशीन में इलेक्ट्रोथर्मल एब्लेशन

ईडीएम ड्रिलिंग विद्युत डिस्चार्ज का उपयोग करके सामग्री को पिघलाकर हटाने के सिद्धांत पर काम करती है। मूल रूप से, एक पीतल या तांबे का औजार छोटी-छोटी चिंगारियाँ भेजता है जो गर्म होकर बिना स्पर्श किए चालक सामग्री को हटा देती हैं। जब ये चिंगारियाँ कार्यपृष्ठ (वर्कपीस) से टकराती हैं, तो वे अत्यधिक गर्म प्लाज्मा के छोटे-छोटे स्थान बना देती हैं जो सतह को धीरे-धीरे खा जाते हैं। पूरी प्रक्रिया के लिए एक 'डाइइलेक्ट्रिक द्रव' की आवश्यकता होती है, जो आमतौर पर केवल विशेष जल या तेल होता है। यह द्रव तीन मुख्य कार्य करता है: यह मशीनिंग के बाद छोड़े गए कणों को बहा देता है, इलेक्ट्रोड्स के बीच ठंडक बनाए रखता है, और उचित विद्युत रोधन सुनिश्चित करता है ताकि चिंगारियाँ अनियंत्रित न हों। चूंकि ईडीएम में कोई वास्तविक कटिंग बल शामिल नहीं होता, इसलिए यह पतली दीवारों वाले नाजुक भागों को मोड़े या विकृत नहीं करता। इस विधि के वास्तविक उपयोग का कारण यह है कि यह 60 एचआरसी कठोरता स्तर से अधिक की अत्यधिक कठोर धातुओं में भी सटीक छेद ड्रिल कर सकती है, जिसे सामान्य कटिंग औजार बिल्कुल भी संभाल नहीं सकते।

सामान्य ड्रिलिंग में यांत्रिक कटिंग तंत्र

पारंपरिक ड्रिलिंग विधियाँ कटिंग उपकरणों को घुमाकर काम करती हैं, जो सीधे संपर्क में आने पर सामग्री को काट देते हैं। जब ये उपकरण सामग्री को छूते हैं, तो वे बहुत अधिक ऊष्मा घर्षण पैदा करते हैं, जो स्टेनलेस स्टील के साथ काम करते समय कभी-कभी 600 डिग्री सेल्सियस से अधिक तक पहुँच जाता है। इस तीव्र ऊष्मा के कारण, ऑपरेटरों को प्रक्रिया के दौरान निरंतर कटिंग तरल पदार्थ लगाने की आवश्यकता होती है। ये तरल पदार्थ तापमान को नियंत्रित करने, उपकरण के क्षरण को धीमा करने और कार्य क्षेत्र से धातु के चिप्स को हटाने में मदद करते हैं। हालाँकि, पारंपरिक ड्रिलिंग के हाथों में संभालने की सीमाएँ हैं। भंगुर सामग्री या 45 HRC से अधिक कठोरता वाली सामग्री विशेष चुनौतियाँ प्रस्तुत करती हैं। ऐसी कठिन सामग्री पर उपयोग करने पर उपकरणों में जल्दी चिपकाना, पूरी तरह से टूटना या उनके कटिंग किनारों पर तेजी से क्षरण होना आम है।

ऊष्मा उत्पादन, उपकरण-कार्यपृष्ठ संपर्क और ऊर्जा उपयोग में प्रमुख अंतर

ईडीएम सूक्ष्म डिस्चार्ज क्षेत्रों में ऊर्जा को केंद्रित करता है, जिसमें ताप का लगभग 95% डाइइलेक्ट्रिक फ्लशिंग के माध्यम से विखर जाता है। इसके विपरीत, पारंपरिक ड्रिलिंग व्यापक अपरूपण तलों में ऊर्जा का वितरण करती है, जिसमें 30–40% ऊर्जा पर्यावरणीय ताप के रूप में नष्ट हो जाती है। जबकि ईडीएम उपकरण के विक्षेप और तनाव-प्रेरित विरूपण से बचता है, फिर भी प्रति छेद चक्र समय आमतौर पर यांत्रिक ड्रिलिंग की तुलना में अधिक लंबा होता है।

कठोर और विदेशी सामग्री में ड्रिलिंग गति और दक्षता

ईडीएम ड्रिलिंग मशीन के प्रदर्शन पर सामग्री की कठोरता का प्रभाव

सामग्रियों की कठोरता ईडीएम ड्रिलिंग के कामकाज पर उतना प्रभाव नहीं डालती जितना पारंपरिक तरीकों पर होता है, जहाँ 45 HRC से अधिक की सामग्री के साथ काम करते समय उपकरण तेजी से घिस जाते हैं और विकृत हो जाते हैं। ईडीएम स्पार्क का उपयोग करके सामग्री को यांत्रिक रूप से काटने के बजाय वाष्पीकृत करके काटता है, इसलिए यह समान गति से चलता रहता है और 60 HRC से अधिक की उपकरण इस्पात, सिरेमिक्स और उन कठिन सामग्रियों के साथ भी सटीकता बनाए रखता है जिन्हें सामान्य मशीनें संभाल नहीं पातीं। यहाँ सबसे महत्वपूर्ण है ऊष्मीय चालकता। जो सामग्री ऊष्मा का संचालन अच्छी तरह नहीं करतीं, जैसे इनकोनेल 718, वे अपने आसपास के क्षेत्र में ऊष्मा को बरकरार रखती हैं जहाँ कटाव होता है, जो अजीब तरह से सामग्री को अपेक्षा से तेजी से हटाने में मदद करता है।

टाइटेनियम, सुपरमिश्र धातुओं और कार्बाइड्स में गति तुलना

ईडीएम ड्रिलिंग प्रचलित तरीकों की तुलना में विदेशी सामग्रियों में काफी बेहतर प्रदर्शन करती है। एसएमई 2023 के आंकड़ों के अनुसार, यांत्रिक प्रक्रियाओं की तुलना में टाइटेनियम ग्रेड 5 में ईडीएम 2–4 इंच तेज ड्रिलिंग प्राप्त करती है:

यह लाभ EDM की उपकरण दबाव, कंपन और कार्यपृष्ठ कठोरता के प्रति अप्रभाव्यता से उत्पन्न होता है—ऐसे कारक जिन्हें ISO 5755-2022 में छेद सहिष्णुता अनुपालन के लिए सीधे संबोधित किया गया है। कोई यांत्रिक घर्षण न होने के कारण, कूलेंट की खपत में 40% की कमी आती है, जिससे संचालन दक्षता और बेहतर हो जाती है।

परिशुद्धता, सतह परिष्करण और उच्च अनुप्रस्थ अनुपात ड्रिलिंग क्षमताएँ

EDM के साथ उप-10 µm सहिष्णुताओं और बर्र-मुक्त छेदों की प्राप्ति

विद्युत डिस्चार्ज मशीनिंग (EDM) माइक्रॉन स्तर की सटीकता तक पहुँचती है, जहाँ ऊष्मा-संबंधी क्षरण प्रक्रियाओं को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करके अक्सर सहनशीलता 10 माइक्रॉन से कम बनाए रखी जाती है। चूँकि सामग्री को भौतिक रूप से काटने के बजाय एक परत के बाद एक परत वाष्पित किया जाता है, इसलिए बर्र, छोटे फटे हुए भाग या विकृत किनारे जैसी समस्याएँ उत्पन्न नहीं होतीं। इसीलिए विमानन और स्वास्थ्य सेवा उद्योगों में बहुत महत्वपूर्ण भागों के लिए निर्माता EDM का सहारा लेते हैं। ईंधन इंजेक्शन नोजल या शल्य उपकरणों में छेदों के बारे में सोचें, जहाँ आयामी त्रुटि का भी सबसे छोटा सा अंतर विफलता या मरीजों के लिए खतरे का कारण बन सकता है। कटिंग के दबाव के अभाव में EDM अत्यधिक कठोर सामग्री पर भी उत्कृष्ट ढंग से काम करता है। यह 60 HRC से अधिक कठोर इस्पात और नाजुक सेरेमिक्स को बिना दरार या परतों के अलग हुए कार्य कर सकता है। दुकानों ने EDM का उपयोग करने पर पारंपरिक ड्रिलिंग तकनीकों की तुलना में लगभग 40 प्रतिशत कम खराब किए गए भागों की सूचना दी है, जो समय के साथ वास्तविक बचत के बराबर है।

सतह की खुरदरापन (Ra): 17-4PH स्टेनलेस स्टील में EDM (0.2–0.8 µm) बनाम पारंपरिक (1.6–6.3 µm)

17-4PH स्टेनलेस स्टील के साथ काम करते समय, ईडीएम (EDM) 0.2 से 0.8 माइक्रोमीटर रा (Ra) तक की सतह फिनिश प्राप्त कर सकता है। यह आमतौर पर पारंपरिक ड्रिलिंग विधियों से प्राप्त होने वाली सतह फिनिश, जो आमतौर पर 1.6 से 6.3 माइक्रोमीटर के बीच होती है, की तुलना में लगभग आठ गुना अधिक सुचारित है। स्पार्क एरोज़न प्रक्रिया उन झंझट भरे टूल मार्क्स, चिप्स के चिपके रहने या ऊष्मा विकृति की समस्याओं के बिना लगातार सुचारित सतह बनाती है। जिन घटकों पर भारी घर्षण होता है, जैसे हाइड्रोलिक वाल्व और बेयरिंग हाउसिंग, ऐसी फिनिश से बहुत लाभान्वित होते हैं, क्योंकि इससे घर्षण कम होता है और इन भागों के बदले जाने से पहले अधिक समय तक चलने की संभावना बढ़ जाती है। विभिन्न उद्योगों में वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों को देखते हुए, कई निर्माताओं ने पाया है कि EDM प्रसंस्करण के बाद उन्हें अतिरिक्त पॉलिशिंग चरणों की आवश्यकता नहीं रहती। कई उत्पादन रिपोर्टों के अनुसार, इससे अकेले उनके कुल मशीनिंग समय में 25 से 35 प्रतिशत तक की बचत होती है।

टूल वियर, रखरखाव और दीर्घकालिक संचालन दक्षता

ईडीएम ड्रिलिंग मशीन में शून्य यांत्रिक घर्षण बनाम पारंपरिक ड्रिल में त्वरित औजार अपक्षय

ईडीएम ड्रिलिंग के साथ, मशीनी उपकरण का कोई क्षय नहीं होता है क्योंकि इलेक्ट्रोड वास्तव में कार्यपृष्ठ को छूता नहीं है। बजाय इसके, जब चिंगारियाँ निकलती हैं, तो इलेक्ट्रोड धीरे-धीरे और पूर्वानुमेय ढंग से क्षरण के कारण कम हो जाता है। इसका अर्थ है कि सैकड़ों संचालन के लिए ईडीएम इलेक्ट्रोड आयामी रूप से स्थिर रहते हैं। एक अच्छा उदाहरण यह है कि कठोर सामग्री जैसे इनकोनेल में एक ईडीएम इलेक्ट्रोड आमतौर पर प्रतिस्थापन से पहले लगभग 500 छेद ड्रिल कर सकता है। मानक कार्बाइड ड्रिल के लिए हालात अलग होते हैं। इन्हें समान सामग्री में लगभग 30 से 50 छेदों के बाद प्रतिस्थापित करने की आवश्यकता होती है क्योंकि इन्हें फ्लैंक क्षय, गर्त निर्माण और किनारे के चिप्स जैसी समस्याओं का सामना करना पड़ता है। रखरखाव की दृष्टि से, ईडीएम प्रणालियों को मुख्य रूप से परावैद्युत तरल पदार्थ के लिए ध्यान देने और आशयुक्त इलेक्ट्रोड स्थिति में समायोजन की आवश्यकता होती है। इस दृष्टिकोण से पारंपरिक तरीकों की तुलना में अप्रत्याशित डाउनटाइम में लगभग 40 से 60 प्रतिशत की कमी आती है, जहाँ ऑपरेटर लगातार उपकरण बदलते हैं, बिट्स को पुनः ग्राइंड करते हैं, कूलेंट का प्रबंधन करते हैं और स्पिंडल को पुनः कैलिब्रेट करते हैं। बड़ी तस्वीर को देखते हुए, उद्योग भर में विभिन्न मशीनिंग दक्षता अध्ययनों के अनुसार, निर्माता समय के साथ उत्पादन लागत में लगभग 30% की बचत देखते हैं।

सामान्य प्रश्न

पारंपरिक ड्रिलिंग विधियों की तुलना में EDM ड्रिलिंग का मुख्य लाभ क्या है?

EDM ड्रिलिंग का प्रमुख लाभ यह है कि यह कार्यपृष्ठ पर भौतिक तनाव या विकृति उत्पन्न किए बिना कठोर सामग्री (60 HRC से अधिक) में सटीक ड्रिलिंग कर सकता है, जो पारंपरिक विधियों के विपरीत है।

EDM ड्रिलिंग में डाइलेक्ट्रिक द्रव की आवश्यकता क्यों होती है?

EDM ड्रिलिंग में डाइलेक्ट्रिक द्रव मशीन की गई अपशिष्ट सामग्री को हटाने, इलेक्ट्रोड को ठंडा करने और विद्युत डिस्चार्ज को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक निरोधन प्रदान करने के लिए आवश्यक है।

पारंपरिक ड्रिलिंग की तुलना में EDM ड्रिलिंग सतह के फिनिश को कैसे प्रभावित करता है?

EDM ड्रिलिंग बहुत अधिक सुचारु सतह फिनिश प्राप्त कर सकता है, जिसमें अक्सर Ra मान 0.2 से 0.8 µm के बीच होते हैं, जबकि पारंपरिक ड्रिलिंग फिनिश के मान आमतौर पर 1.6 से 6.3 µm के बीच होते हैं।

क्या EDM ड्रिलिंग में कोई यांत्रिक घर्षण शामिल होता है?

नहीं, EDM ड्रिलिंग में कोई यांत्रिक घर्षण नहीं होता है क्योंकि इलेक्ट्रोड कार्यपृष्ठ के साथ भौतिक रूप से संपर्क में नहीं आता है, जिसके परिणामस्वरूप पारंपरिक ड्रिलिंग की तुलना में उपकरणों का लंबा जीवन होता है जो तीव्र उपकरण अपक्षय का अनुभव करती है।