EDM Die Sinking машинасы: Пластикалық өңдеу процестеріндегі жиі кездесетін мәселелерді шешу

EDM Die Sinking машиналары күрделі пішіндерді жасауды қалай жеңілдетеді

EDM шаңырақ батыру машиналары қатты құрал болаты, титан және вольфрам карбиді сияқты қиын материалдарда электрлік разрядты өңдеу әдісін қолданып күрделі пішіндер жасауда өте жақсы. Олар дәстүрлі фрезерлеуге немесе бұрғылауға қарағанда нені ерекшелейді? Бұл машиналар медициналық құрылғылар мен ұшақ двигателіндегі турбина жапырақшалары сияқты заттарға қажетті 0,1 мм радиусқа дейінгі өткір ішкі бұрыштарды, терең ребра мен өте кішкентай элементтерді жасай алады. Көбінесе цехтар өндірістік партиялар бойынша осындай нақты детальдарды көшіру үшін графит немесе мыс электродтарын қолданады және бір бөлшек пен екіншісінің арасында шамамен ±5 микрон дәлдікті сақтайды.

Электрлік разрядты өңдеудің негізгі жұмыс істеу механизмі

Бұл процесс электрод пен өңделетін бетті диэлектрикалық сұйықтыққа батырып, секундына 10 000–50 000 жарқыл шығарады, ол 8 000–12 000°C температурада материалды будандырады. Кернеу (50–300 В) және разрядтың ұзақтығы (2–200 мкс) дәл реттеліп, әрбір жарқылда 0,02–0,5 мм³ материал алынып тасталады және беттің кедір-бұдырлығы (Ra) 0,1–0,4 мкм аралығында сақталады.

Зерттеу жағдайы: Автокөлік үлгілерін жасауда қолданылуы

2023 жылғы CAM Resources талдауы суйық EDM-нің электромобильдердің аккумулятор корпусы үшін қолданылатын жоғары қысымды алюминий шаблон құю қалыптарының дайындалу уақытын 34% қысқартуын көрсетті. Бұл процесс 8 камералы құралдарда 15 мкм өлшемді тұрақтылыққа қол жеткізді, қолжетімді түзетуді болдырмау арқылы қалдықтардың мөлшерін 12%-ден 0,8%-ге дейін төмендетті.

EDM қалыптау машиналарын пайдаланып, заманауи қалыптауда дәлдіктің маңызы қандай

±0,01 мм-ден кіші дәлдік ауқымы инъекциялық құю арқылы жасалған коннекторлардағы шашырауды болдырмауға және микросұйықтық құрылғыларда герметикалық тығыздандыруды қамтамасыз етеді. EDM тегістеу процесі пішіндерді ыстықпен өңдеу кезінде жұқа қабырғалы пішіндерді бүгіп жіберетін қалдық кернеуді туғызбайды — бұл 0,005 мм-ден кем толқындық бұрмалау талап етілетін оптикалық линзалар өндіру үшін маңызды фактор.

EDM бөлшектеріндегі бетінің сапасының төмендігі: себептері мен түзету шаралары

EDM матрицаларын батыру станоктарында 0,5 µRa-дан асатын беттік кедір-бұдырлық электрлік параметрлердің сәйкессіздігі мен жылулық кернеуден туындайды. EDM әдетте оптималды жағдайларда 0,15–0,2 µRa аралығындағы беттік сапаны қамтамасыз етсе де, технологиялық параметрлердегі ауытқулар беттік ақауларды төрт есе арттыруы мүмкін. Негізгі істен шығу нүктелерін және деректерге негізделген шешімдерді қарастырайық.

Кедір-бұдыр беттердің негізгі себепкерлері ретінде жылулық әсерлер мен трещинаның пайда болуы

Разрядтық эрозия кезінде жылдам қыздыру мен салқындату жергілікті температураны 12 000 градус Цельсийден жоғары көтеруі мүмкін, бұл шағын трещиндер мен қайта құйылған қабаттардың пайда болуына әкеледі. Өткен жылдың соңғы зерттеулеріне сәйкес, диэлектрик сұйықтық дұрыс шайылмаса, жылулық кернеуді арттыра отырып, жағдайды одан да нашарлатады. Бұл көбінесе қатайтылған құрал болат бөлшектерінде 15 микрометрден терең трещиндердің пайда болуына әкеледі. Шайу нашар орындалса, уақыт өте келе өткізгіш шайыр жиналады және бетінде шұңқырлардың пайда болуына әкелетін бейберекетті екінші реттік разрядтар туындайды. Өнеркәсіптік деректерге сәйкес, автомобиль үлгілерінде кездесетін барлық жылулық мәселелердің шамамен екі үштен бірі процестің барлық кезеңінде диэлектрик ағынының жеткіліксіздігіне байланысты.

Дұрыс емес қуат беру параметрлерінің әсері және электрлік параметрлерді оптимизациялау

Бұл шектерді асып кету электр доғасының концентрациясын арттырады, бет бүтіндігін нашарлататын бір-біріне қабатталған кратерлер пайда болады.

Бет бүтіндігін сақтауда разрядты импульс параметрлерінің рөлі

Импульс интервалдарын дәл баптау маңызды. Диэлектрик сұйықтықтың деиондалуына мүмкіндік беру үшін өшіру уақытын 25%-ға арттыру беттің тегістігін 0,12 µRa-ға дейін төмендетеді. Вольфрам карбиді формаларымен 2024 жылы жүргізілген тәжірибе көрсеткенінше, бір импульсті орнатулармен салыстырғанда үш сатылы импульс модуляциясы трещинаның тығыздығын 37% азайтты.

Ұсақ өңдеу циклдерін қолданып беттік ақаулардың алдын алу шаралары

Көпсатылы өңдеуді енгізіңіз:

1. Қопсыту сатысы : 10 А токпен материалдың 95% өңдеңіз
2. Жартылай тазалау : 6 A-ге дейін азайту, Ra 0.8 µ
3. Беткі өңдеу : 0,5 мм/с берілу жылдамдығымен 2 A ток, Ra ≠ 0,2 µ мәніне жету

Нақты уақытта диэлектрик қысымды бақылаумен бірге қолданылғанда әуежаңдық компоненттерді өндіруде полировкалау уақыты 60% қысқарады.

Электроэрозиялық батыру станогындағы диэлектрик сұйықтық пен тазалау мәселелері

Электроэрозиялық өңдеу процесі кезінде шламның түзілуіне әкелетін нашар тазалау

Диэлектрик сұйықтың нашар циркуляциясы — EDM шелек қондыру операциялары кезінде шайындының пайда болуының негізгі себептерінің бірі. Егер жуу қысымы қажетті мәннен (әдетте 0,5–2,0 бар аралығында, қолдануға байланысты) төмендесе, эрозияланған металл бөлшектері орнынан шығарылмай, жай ғана от жарығында қалады. Одан кейін не болады? Бұл жағдайда өнеркәсіп деректері үш негізгі проблеманы көрсетеді. Біріншіден, екінші ретті разрядтар пайда болып, өңдеу дәлдігі бұзылады. Екіншіден, бөлшектер бетіне қайта түсіп, беттердің тегіс болмауына әкеледі. Үшіншіден, электродтар қажетінен гөрі тез құрылады. Мысалы, қалып өндіру саласында — 2023 жылғы машиналық өңдеудің тиімділігі туралы соңғы есептерге сәйкес, беттің шайылуынан пайда болатын ақаулардың шамамен үштен бірі жеткіліксіз жуудан туындайды. Жақсы жағысы — жаңа жабдықтар бұл мәселелерді интеллектуалды қысымды реттеу және бөлшектердің топталуын бұзу үшін қозғалатын электродтар арқылы шешеді.

Өнімділікке әсер ететін дұрыс емес немесе сүзілмеген диэлектрик сұйықтың қолданылуы

Төменгі вязкость деңгейлеріне немесе өткізгіштік сипаттамаларына сәйкес келмейтін диэлектрик сұйықтың дұрыс емес түрін қолданған кезде, бүкіл электр разряды процесі дұрыс жұмыс істемей бастайды. Көптеген цехтар EDM үшін гидрокөмірсутекті май қолдануда, себебі олар жақсы жанартау пайда болуын қамтамасыз етеді және бөлшектерді сұйықтықта ұстап тұрады. Бірақ сүзгі жүйесінің нашарлығынан көміртегі қалдықтары мен қоспалы майлардың араласуы – үлкен проблема. 2022 жылы Machining Dynamics Journal журналында жарияланған зерттеулерге сәйкес, бұл ластанған заттар диэлектрик беріктігін 18-22 пайызға дейін төмендетуі мүмкін. Бұл практикада не дегенді білдіреді? Жанартау саңылаулары болжамсыз болады және тек өңделетін бөлшектерде ғана емес, сонымен қатар электродтардың өздерінде де жылулық зақымданулар байқалады.

Тұрақты нәтижелер үшін майды шайып тазарту және жұмыс сұйықтығын басқару

Диэлектрик өнімділігін оптимизациялау мынаны талап етеді:

• Ағын жылдамдығын калибрлеу : Қатайтылған болаттар үшін материалды алу жылдамдығының 1,5 есе артуы
• Көп стадиялы фильтрация : Сұйықтың бүтіндігін сақтау үшін 5–10 мкм бөлшектерді ұстау
• Температураны реттеу : Тұтқырлық өзгерістерін болдырмау үшін 25–35°C жұмыс температурасы

Жеткіліксіз шаймалау нәтижесінде пайда болатын екінші ретті разряд және оның әсері

Қалдық өткізгіш ластану электрлік разряд саңылауын басып, тиіспеуі керек аймақтарға түсетін паразиттік разрядтар туғызуы мүмкін. Бұл іс жүзінде жиі кездеседі және автомобиль қалып қуыстарында шамамен 0,05–0,15 мм дәлсіздікке әкеледі. Мәселе одан да нашарлай түсетін себебі — күтпеген доғалар кейде 12 000 градус Цельсийден жоғары температура жасайды, бұл қатайтылған құрал-жабдық болатының беріктігіне үлкен зиян келтіреді. Машина жұмысының әрбір 250–300 сағатынан кейін сұйықты тексеріп отыру сияқты реттелген техникалық қызмет көрсету мұндай мәселелердің алдын алуға көмектеседі. Сонымен қатар, сұйықты таза ұстау электродтардың қызмет ету мерзімін ұзартады, саланың тәжірибесі бойынша олардың қызмет ету мерзімі әдетте 40% артық болады.

Жиектік сәуле және калибрлеу қателіктеріне байланысты өлшемдік дәлсіздік

Допусстарға әсер ететін артық кесу, құралдың тозуы және материалды алу жылдамдығының динамикасы

EDM пішіндеу станоктары бұл қатаң допусстар үшін бақыланатын жанартау эрозиясы арқылы жұмыс істейді, бірақ жиі қажетінен тыс жанартаулар шығып кету проблемасы болады, бұл әртүрлі өлшемдік мәселелерге әкеледі. Бұл құралдар ұзақ жұмыс істегеннен кейін тозып, жанартау саңылауы өндірістің көбінесе қабылданған стандарттары бойынша 0,03-0,08 мм аралығында кеңейеді, бұл табиғи түрде қуыстардың жоспарланғаннан үлкен болуына әкеледі. Материалды алу жылдамдығымен дұрыс тепе-теңдік орнату маңызды рөл атқарады. Материалды тезірек алу өндірісті жылдамдатады, ия, бірақ бұл құралдарды тезірек тозады және жылулық деформацияларды көбейтеді. Бұл дәлдікті қиындатуы мүмкін, күрделі пішіндер мен элементтермен жұмыс істегенде дәлдік 12 пайызға дейін төмендей алады.

Разрядтық өңдеуде калибрлеудің ығысуы және электродтың коррозиясы

2024 жылғы калибрлеу тәжірибелеріне назар аударсаңыз, бір қызықты нәрсе байқалады – барлық өлшемдік қателіктердің шамамен үштен бірі температураның өзгеруі немесе машина туралауын бұзатын тербелістер сияқты орташаға тән мәселелерден туындайды. Электродтардың коррозиялануы да мәселені түртеді, әсіресе қатайтылған болат немесе карбидтер сияқты қиын материалдармен жұмыс істегенде. Осы құралдар бұзыла бастаған кезде, алар ескертусіз кеңірек иондалған саңылаулар жасайды, бұл барлығын одан әрі дәлсіздейді. Дәлдікті сақтау жолдарын зерттеу EDM-ның ең дәл операциялары үшін калибрлеу мәселелерін шамамен жиырма екі пайызға дейін азайту үшін жұмыс орнындағы температураны тұрақты ұстаудың маңызды екенін көрсетеді. Дәлдік шектеулерімен айналысатын цехтар бұл табысты байқап отыр.

Өткізгіш материалдар бойынша иондалған саңылаудың өзгеруін компенсациялау стратегиялары

Иондалған саңылаудың біркелкісіздігін азайту үшін:

• Құралдың нақты уақыттағы тозуы туралы ақпарат негізінде кернеуді динамикалық түрде реттеу үшін адаптивті басқару жүйелерін қолданыңыз
• Материалға тән ығысу мәндерін қолдану (мысалы, мысқа қарағанда графит электродтар үшін +0,015 мм және мыс үшін +0,008 мм)
• Тиектік зондтарды қолданып, әрбір 15–20 өңдеу циклы сайын процестің ішіндегі өлшеулерді жоспарлау

Жоғары дәлдік мәлімдемелері мен нақты әлемдегі ауытқулар арасындағы айырмашылықты шешу

EDM матрица батыру станоктары ±0,005 мм дәлдікті уәде етсе де, практикалық нәтижелер көбінесе жинақталған құралдың тозуы мен диэлектрик сұйықтың ластануына байланысты өзгеріп отырады. Өндірушілер келесі арқылы <0,01 мм тұрақтылыққа жетеді:

1. Z осінің орнын күнделікті қайта калибрлеу
2. Үздіксіз пайдаланудың 15–20 сағатынан кейін электродтарды ауыстыру
3. Инфрақызыл сәулелердің сенсорларымен автоматтандырылған саңылауды бақылауды енгізу

Регулярлы техникалық қызмет көрсету циклдары өлшемдік аномалияларды 60% азайтады, бұл теориялық дәлдік пен өндірістік нақтылық арасындағы айырмашылықты жояды.

Электрлік тұрақсыздық: Электрразрядты өңдеу кезінде қысқа тұйықталулар мен доғаның пайда болуын алдын алу

Қалып өндіруде тұрақсыз разрядтардан туындаған EDM-нің шұңқырлы түзілуі және DC доғасы

EDM шелек құрылғылары тұрақсыз электр разрядтарын бастан кешіргенде, әсіресе өндірушілердің жауынгерлік автомобиль қалыптарымен жұмыс істегенде жиі кездесетін бетінің шұңқырлануы немесе DC доғасы сияқты мәселелер туындайды. Мәні мынада – сервобасқару жүйесі осы жұлдызшалар арасындағы саңылауды дәл ұстай алмаса, онда барлық түрлі бақытсыз разрядтар пайда болып, жан-жаққа таралып, тиісті емес бөлшектерді бүлдіреді. Халықаралық алдыңғы қатарлы өндіріс технологиялары журналының 2022 жылғы зерттеуіне сәйкес, құю қалыбындағы ақаулардың шамамен үштен бірі нақты осындай бақытсыз доға кезінде туындайды. Бұл қайта өңдеуге бюджетті шығындаусыз сапа көрсеткіштеріне жетуге тырысатын цехтар үшін маңызды сан.

EDM кезінде доғаның алдын алу үшін жиі қолданылатын қателерді табу әдістері

Операторлар доғаға байланысты ақауларды үш негізгі стратегия арқылы болдырмауға тырысады:

1. Екінші разрядтарды болдырмау үшін диэлектрикалық сұйықтың өткізгіштігін 5 µS/см астында ұстау
2. Токтың 5% аспайтын тербелісі бар импульстік электрмен жабдықтау жүйелерін енгізу
3. Разряд циклдері арасындағы паузаның ұзақтығын бейімдеу

Кернеуді бақылау жүйелерін регулярлы түрде калибрлеу стабильді айқара саңылауларды сақтауға көмектеседі, себебі ластанған диэлектрикалық сұйықтықтар қысқа тұйықталу нәтижесінде пайда болатын 72% құрал-жабдықтардың істен шығуына әкеп соғады (Precision Engineering Society, 2023).

Өткізгіш материалдармен электр параметрлерін сәйкестендірудегі қиыншылықтар

Әртүрлі материалдардың өткізгіштігіне сәйкес дұрыс разрядтық параметрлерді таңдау көптеген цехтар үшін әлі де қиындық туғызады. Мыс электродтары, әдетте, болат үлгілерде 0,8-ден 1,2 мкм-ге дейінгі бет бетінің өңделуін береді, бірақ графит аспаптармен титан қорытпаларын өңдегенде операторлар осы нәтижелерді алу үшін кернеуді шамамен 15-тен 20 пайызға дейін арттыруы керек. Халықаралық жұмсартылған мыс стандартына сәйкес өткізгіштіктегі айырмашылықтар 40%-дан асатын болғандықтан, бұл айырмашылықтар едәуір болуы мүмкін, сондықтан тәжірибелі техниктер материалдарды ауыстырған сайын нақты уақыт режиміндегі импеданс тестін жүргізу керектігін біледі. Әйтпесе, бүкіл процестің мақсатына жету мүмкін болмайды.

Нақты уақыт режиміндегі доғаны басу үшін бейімделуші басқару жүйелері

Бүгінгі EDM жүйелері шамамен 10 МГц жиілікпен алынған разрядтық толқындарды зерттейтін машиналық оқу алгоритмдерімен жабдықталған. Осындай ақылды жүйелер доға пайда болатынын байқаған кезде, тек 50 микросекунд ішінде импульс интервалдарын түзете алады. Advanced Manufacturing Review журналының өткен жылғы зерттеуіне сәйкес, бұл жылдам реакция кернеуді өлшеуге ғана сүйенген ескі әдістермен салыстырғанда доға пайда болу проблемасын шамамен 90 пайызға дейін азайтады. Сонымен қатар, жылулық компенсация модульдерін де ұмытпау керек. Бұл компоненттер электродтың ұлғаю мәселелеріне қарсы жұмыс істейді және үздіксіз механикалық өңдеу операцияларының сағаттары бойы да дәлдікті сақтап, дәлдікті плюс-минус 2 микрометрге дейін ұстап тұрады.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

EDM шабуылдық машина қандай?

EDM матрицалық станок электрлік разрядтық өңдеу әдісін қолданып, болат пен титан сияқты қиын материалдарда отырып жану арқылы күрделі пішіндер жасайды және дәлме-дәл бөлшектерді жасау үшін идеалды болып табылады.

EDM шаблонды батыру машиналарын пайдаланудың негізгі артықшылықтары қандай?

EDM шаблонды батыру машиналары материалды бүліктеуге әкелетін қалдық кернеулерді тудырмай, терең жолдар мен сүйір ішкі бұрыштар сияқты күрделі пішіндерді дәлме-дәл жасау мүмкіндігін береді.

EDM өңдеуде диэлектрикалық сұйықтық неге маңызды?

Диэлектрикалық сұйықтық EDM өңдеу кезінде от жұлдырықтарын оқшаулайды және ластануын тазартады. Оның дұрыс циркуляциясы мен техникалық қызметі дәл өңдеуді қамтамасыз етуге және құралдың қызмет ету мерзімін ұзартуға көмектеседі.

EDM-дегі бетінің кедір-бұдырлығы мәселелері қалай түзеледі?

Бетінің кедір-бұдырлығы мәселелері электрлік параметрлерді оптимизациялау, диэлектрикалық сұйықтықты жуу тиімділігін арттыру және жоғары дәлдіктегі өңдеу үшін көп сатылы өңдеу циклдерін қолдану арқылы шешілуі мүмкін.

EDM машиналары дәлме-дәл пісіру кезінде дәлдікті қалай сақтайды?

EDM машиналары құралдарды қайта калибрлеу арқылы, диэлектрикалық сұйықтық жағдайын сақтау арқылы, бейімделуші басқару жүйелерін қолдану арқылы және регулярлы түрде техникалық қызмет көрсету арқылы дәлдікті сақтайды.