EDM бұрғылау станогы мен қарапайым бұрғылау станогының бұрғылау тиімділігін салыстыру

Жұмыс істеу принциптері: EDM бұрғылау және дәстүрлі бұрғылау

EDM бұрғылау станогындағы электржылулық абляция

EDM соқтау электр разряды арқылы материалды балқыту арқылы жұмыс істейді. Негізінде, мырыш немесе мыс құралы жеткізу арқылы шағын оттар шығарады, олар жанама түрде жанаспай-ақ өткізгіш материалдарды қыздырып, жояды. Бұл оттар дайындамаға түскенде, бетінің бір бөлігін біртіндеп жеп, супер ыстық плазманың кішкентай қалташықтарын тудырады. Бүкіл процестің диэлектрик сұйықтық деп аталатын нәрсеге қажеттілігі бар, бұл әдетте жай ғана су немесе май болып табылады. Бұл сұйықтық негізінен үш негізгі функцияны атқарады: механикалық өңдеуден кейін қалған бөлшектерді алып тастайды, электродтар арасында температураны төмендетеді және оттар бағытсыз шашырауға жол бермейтіндей етіп, дұрыс изоляцияны қамтамасыз етеді. EDM-де нақты кесу күші қолданылмайтындықтан, жұқа қабырғалы сезімтал бөлшектердің иілуі немесе деформациялануы болмайды. Бұл әдістің шынымен пайдалы болу себебі — 60 HRC қаттылық деңгейінен жоғары өте қатты металдарда да дәл тесіктер соқтауға мүмкіндік береді, ал бұл кәдімгі кесу құралдары үшін мүлдем мүмкін емес.

Қарапайым соқтаудағы механикалық кесу механизмі

Дәстүрлі бұрғылау әдістері кесу құралдарын айналдыру арқылы материалдарды олардың жиектері тікелей байланысқан кезде кесіп өту арқылы жұмыс істейді. Бұл құралдар материалға тимеге тиіп, кейде мырыш болатпен жұмыс істеген кезде 600 градус Цельсийден жоғары температураға дейін жететін үйкеліс жылуын туғызады. Осы қатты жылудың әсерінен операторлар процестің барлық уақытында кесу сұйықтарын қолданып отыруы керек. Бұл сұйықтар температураны реттеуге, құралдың тозуын баяулатуға және жұмыс аймағынан метал шірпілерін тазартуға көмектеседі. Дегенмен, дәстүрлі бұрғылау мүмкіндіктерінің шектеулері бар. 45 HRC-ден жоғары қаттылыққа ие материалдар немесе сынғыш материалдар ерекше қиындықтар туғызады. Мұндай қиын материалдарда қолданылған кезде құралдар тез тозады, мүлдем сынады немесе кесу жиектері бойынша тез тозуға ұшырайды.

Жылу түзілуі, құрал-деталь арасындағы байланыс және энергияны пайдалану саласындағы негізгі айырмашылықтар

Электрразрядты өңдеу (EDM) энергияны микроскопиялық разряд аймақтарына шоғырландырады, жылудың 95%-не дейін диэлектриктің ағыны арқылы шашыратылады. Керісінше, дәстүрлі бұрғылау энергияны кеңірек ысырылым жазықтықтары бойынша таратады, жылудың 30–40% айналасындағы ортаға шашырап кетеді. EDM аспаптың иілуі мен кернеуден пайда болатын деформациядан құтылады, бірақ бір тесікті өңдеу циклінің уақыты әдетте механикалық бұрғылауға қарағанда ұзағырақ болады.

Қатты және экзотикалық материалдар бойынша бұрғылау жылдамдығы мен өнімділігі

Материал қаттылығының электрразрядты бұрғылау станогының өнімділігіне әсері

Материалдардың қаттылығы EDM бұрғылау жұмысының дәстүрлі әдістермен салыстырғанда 45 HRC-тан жоғары материалдармен жұмыс істегенде құралдар тез тозып, деформацияланатын жағдайға әсер етпейді. EDM материалды механикалық кесу арқылы емес, материалды буландыратын электрлік искралар арқылы кеседі, сондықтан ол 60 HRC-тан жоғары болат құралдары, керамика және қалыпты машиналар өңдей алмайтын басқа да қиын материалдармен жұмыс істегенде тұрақты жылдамдықта және дәлдікте жұмыс істей береді. Мұнда ең маңыздысы — жылу өткізгіштік. Жылуды нашар өткізетін материалдар, мысалы Inconel 718, эрозия орынында жылуды ұстап тұрады, бұл қалай болса да материалды күтілгеннен гөрі тезірек алып тастауға көмектеседі.

Титан, суперқорытпалар және карбидтердегі жылдамдықты салыстыру

EDM бұрғылау экзотикалық материалдарда дәстүрлі әдістерден айтарлықтай артықшылыққа ие. SME 2023 жылғы деректерге сәйкес, EDM механикалық процестерге қарағанда Титан 5-классында 2–4 мм тереңдікке тезірек жетеді:

Бұл артықшылық EDM-нің құрал қысымына, тербеліске және өңделетін бөлшектің қаттылығына төзімділігінен туындайды — бұл ISO 5755-2022 стандартында саңылау дәлдігін сақтау үшін тікелей қарастырылған факторлар. Механикалық үйкеліс болмауы суытқыш сұйықтықтың тұтынуын 40% төмендетеді, бұл әрекеттің тиімділігін одан әрі арттырады.

Дәлдік, Бетінің Өңделуі және Үлкен Тереңдік-диаметр Қатынасындағы Тесік Құю Мүмкіндіктері

EDM көмегімен Суб-10 µm Дәлдікті Және Шеті Кесілгенсіз Тесіктерді Алу

Электрлік разрядтық өңдеу микрон деңгейіндегі дәлдікке жетеді, жиі температуралық эрозиялық процестерді мұқият басқару арқылы 10 микроннан төменгі дәлдікті сақтайды. Материалды физикалық түрде кесу орнына бір қабаттан буланып кететіндіктен, шеттеріндегі жыртылулар, кішкентай сызаттар немесе бұрмаланған шеттер сияқты мәселелер туындамайды. Сондықтан да авиация мен денсаулық сақтау салаларындағы өте маңызды бөлшектер үшін EDM-ге жүгінеді. Тіпті ең кішкентай өлшемдік қате де сәтсіздікке немесе науқастарға қауіп төндіруі мүмкін хирургиялық құралдардағы отын бүрку ноззалдарын немесе тесіктерді елестетіңіз. Кесу қысымы болмағандықтан EDM өте қатты материалдармен де жақсы жұмыс істейді. Ол 60 HRC-тен қаттырақ болаттар мен сынғыш керамикалық материалдарды трещиндер немесе қабаттардың бөлінуі пайда болмайтындай етіп өңдейді. Дүкендер EDM қолданған кезде дәстүрлі бұрғылау әдістеріне қарағанда шамамен 40 пайызға аз бөлшектерді жарамсыз деп танып, уақыт өте келе нақты үнемдеуге қол жеткізеді.

Беттің кедір-бұдырылығы (Ra): 17-4PH нержавейкада EDM (0,2–0,8 µм) пен қолайлы әдіс (1,6–6,3 µм) салыстыруы

17-4PH нержелі болатпен жұмыс істегенде, EDM 0,2-ден 0,8 мкм дейінгі Ra диапазонындағы беттік өңдеулерге қол жеткізуі мүмкін. Бұл әдетте 1,6-дан 6,3 мкм аралығында болатын дәстүрлі бұрғылау әдістерінде кездесетіннен шамамен сегіз есе тегісірек. Искралы эрозия процесі құралдың іздерін, жабысып қалған шаңдарды немесе жылулық деформация мәселелерін қалдырмай, тұрақты түрде тегіс беттер жасайды. Гидравликалық клапандар мен подшипниктер корпусы сияқты үлкен тозуға ұшырайтын бөлшектер осындай өңдеуден пайда көреді, себебі бұл үйкелісті азайтады және бөлшектердің ауыстыруға дейінгі қызмет ету мерзімін ұзартады. Әртүрлі салалардағы нақты қолданыстарға назар аударсақ, көптеген өндірушілер EDM өңдеуден кейін қосымша полировкалау сатыларының қажеті жоқ екенін байқады. Бұл ғана өңдеу уақытының жалпы көлемінен 25-тен 35 пайызға дейін үнемдеуге мүмкіндік береді, бұл бірнеше өндірістік есеп берулерде көрсетілген.

Құралдың тозуы, техникалық қызмет көрсету және ұзақ мерзімді жұмыс істеу тиімділігі

EDM Тесік тесу станогында механикалық тозуының болмауы қарсы дәстүрлі бұрғылардағы тез құрал тозуы

EDM соққысында электрод шынымен жұмыс бетіне тимейтіндіктен, механикалық құралдың тозуы мүлдем болмайды. Оның орнына электрод искралар пайда болған кезде баяу және болжанатын түрде эрозия арқылы тозады. Бұл EDM электродтарының өлшемдік тұрақтылығы жүздеген операциялар бойы сақталатынын білдіреді. Жақсы мысал — бір EDM электроды әдетте Inconel сияқты қиын материалдарда алмастыру қажет болғанша шамамен 500 тесік теседі. Стандартты карбидті бұрғылар басқаша болады. Олар ұқсас материалдарда әдетте 30-50 тесіктен кейін алмастыруды қажет етеді, себебі бүйір тозуы, кратерлердің пайда болуы және жиектің сынуы сияқты мәселелерге ұшырайды. Техникалық қызмет көрсету тұрғысынан алғанда, EDM жүйелері негізінен диэлектрик сұйыққа назар аударуды және электродтың орнын кейде реттеуді қажет етеді. Бұл кәдімгі әдістермен салыстырғанда күтпеген тоқтауларды шамамен 40-60 пайызға дейін азайтады, онда операторлар үнемі құралдарды ауыстырып, бұрғыларды қайта өңдеп, суытқыштарды басқарып және шпинделдерді қайта калибрлейді. Өнеркәсіптегі әртүрлі өңдеу тиімділігі бойынша зерттеулер көрсеткендей, жалпы алғанда өндірушілер уақыт өте келе өндіріс құнын шамамен 30 пайызға үнемдейді.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

EDM соққысының дәстүрлі соққы әдістеріне қарағандағы негізгі артықшылығы қандай?

EDM соққысының негізгі артықшылығы — дәстүрлі әдістерге қарама-қарсы, жұмыс бетіне механикалық кернеу немесе деформация тудырмай, қатты материалдарды (60 HRC-тан жоғары) дәл соққылау мүмкіндігінде.

EDM соққысы неліктен диэлектрикалық сұйықтықты қажет етеді?

EDM соққысындағы диэлектрикалық сұйықтық — электрлік разрядты басқару үшін қажетті изоляцияны қамтамасыз етумен қатар, өңделген қалдықтарды тазарту және электродтарды суыту үшін маңызды рөл атқарады.

EDM соққысы шынымен соққылауға қарағанда бет бетіне қалай әсер етеді?

EDM соққысы Ra мәндері әдетте 0,2-ден 0,8 µm-ге дейін болатын, анағұрлым тегіс бет беттерін қамтамасыз ете алады, ал шынымен соққылау кезінде беттердің мәні әдетте 1,6-дан 6,3 µm-ге дейін ауытқиды.

EDM соққысында механикалық тозу бола ма?

Жоқ, EDM бұрғылау кәдімгі бұрғылаудан айырмашылығы, электрод өңделетін бөлшекке тікелей жанаспайды, сондықтан құралдың тозбауы болмайды және құралдар ұзақ уақыт пайдаланылады, ал әдеттегі бұрғылауда құрал тез изденеді.