Қазіргі өндірістегі EDM сым кесу машинасының сиқыры

EDM сымды кесу машиналары қалай жұмыс істейді: Электрразрядты өңдеудің артқы жағындағы ғылым

EDM сымды кесу машиналары жұқа сым электроды мен өткізгіш жұмыс беті арасындағы бақыланатын электрлік отын пайдаланып, жылулық эрозия арқылы материалды алып тастайды. Бұл контактісіз процесс қатайтылған немесе экзотикалық материалдарда да күрделі геометриялық пішіндерді дәл кесуге мүмкіндік береді.

Электрразрядты өңдеудің жұмыс істеу принципі мен EDM искралар механизмі

Кесу сымы мен пішінделуі тиіс бөлік арасында әдетте өте кішкентай саңылау қалдырылады, бұл саңылау изоляциялық қызмет атқаратын ерекше деиондандырылған сумен толтырылады. Осы саңылаудың бойымен электр тогын өткізіңіз және келесі нәтижені бақылаңыз — шамамен 12 000 градус Цельсийге дейін қызып, үлкен жылу бөлетін өте кішкентай электрлік жарқылдар пайда болады! Бұл қатты жылу металдың бетінен өте ұсақ бөлшектерін қайнатып кетеді. Жарқылдар әр секунд сайын мыңдаған рет супер жылдам пайда болады, ал заманауи компьютерлік басқарылатын машиналар оларды дәл қажетті жерге бағыттайды. Бұл әдістің ерекшелігі неде? Ол материалдарды тікелей жанаспай-ақ кеседі, яғни бұл процесте құрал-жабдықтардың тозуы болмайды.

Сымдық Электр-Эрозиялық Өңдеудегі Бақыланатын Электр Разрядтары арқылы Жылулық Эрозия

Әрбір жанғырту айналаның диэлектрикалық сұйығымен тез жылу шашыратылатын жұмыс бетінің кішкентай аймағын балқытады. Импульс ұзақтығын, ток пен кернеуді реттеу арқылы операторлар кесу жылдамдығы мен бет сапасын теңестіре алады. Физикалық контакт болмағандықтан, құралдың тозуы минималды болып қалады және дәлдік ұзақ уақыт бойы сақталады.

Жылуды шашыратуда және бөлшектерді алуда диэлектрикалық сұйықтың (деиондалған су) рөлі

Деиондалған су ластандырғыш пен изолятор ретінде қызмет етеді. Ол қыздыруды болдырмау үшін әрбір жанғыртуды сөндіреді, ызылған бөлшектерді жуып шығарады және саңылауда тұрақты электрлік жағдайды қамтамасыз етеді. Үздіксіз сүзулеу керілген допусстар мен тегіс өңдеулерді қол жеткізу үшін қажетті тұрақты өнімділікті қамтамасыз етеді.

Электр-эрозиялық сым кесу станоктарындағы негізгі компоненттер мен CNC технологиясы

Негізгі компоненттер: Ток көзі, сым беру жүйесі, жұмыс үстелі және дәл нұсқаулар

Қазіргі уақытта сымдық EDM станоктары бірігіп жұмыс істейтін төрт негізгі компонентке тәуелді. Біріншіден, шамамен 50 вольттан 300 вольтқа дейінгі қадағаланатын электрлік отылдарды шығаратын қуат көзі бар. Бұл отылдар 2 микросекундтан 200 микросекундқа дейінгі қысқа серияларда пайда болады және кесуде қанша энергия берілетінін дәл баптайды. Келесісі — қарапайым мырышты немесе ерекше қапталған, қалыңдығы шамамен 0,05 миллиметрден 0,35 миллиметрге дейінгі сымдарды итеріп шығаратын сым беру механизмі. Станок осы сымдарды минутына 6 метрден 12 метрге дейінгі жылдамдықпен береді, сымның керілуін тығыз, бірақ тым тығыз емес, әдетте шамамен плюс-минус 0,2 Ньютон аралығында ұстайды, сондықтан сым кесу ортасында иіліп немесе бүлініп кетпейді. Тұрақтылық үшін өндірушілер жиі тербелістерді жақсы сіңіретін граниттік үстелдерді орнатады. Соңында, ішінде сызықтық энкодерлері бар өте дәл бағыттау жүйелері жарты метрге дейінгі арақашықтықта бар болса да, бір микрометрге дейінгі дәлдікпен орындарды орналастыра алады.

Күрделі геометриялар мен конустық кесудің пішіндері үшін CNC-басқару және көпосьтік қозғалыс (X, Y, Z, U, V)

Қазіргі заманғы 5 осьті CNC машиналары CAD жобаларын шамамен 0,1 микрон дәлдікке дейінгі өте дәл кесу траекторияларына айналдыра алады. Бұл жүйелер X, Y осьтеріне қоса жоғарғы U және V бағыттаушаларын бір уақытта қамтиды, осылайша плюс немесе минус 30 градусқа дейінгі бұрыштарда конустық кесуді орындау мүмкіндігін береді. Инжекциялық қалыптар немесе ұшақ бөлшектері сияқты қатаң допусстар маңызды болатын заттарды жасаған кезде бұл мүмкіндік өте маңызды. Алайда шын мәніндегі ойынды өзгертетін фактор — бұл бапталатын подача басқару функциясы. Ол иондалу детекторларының көрсеткендеріне негізделе отырып, сымның өңделетін беттен қашықтығын үнемі реттейді. Өндірушілер бұл ақылды жүйені пайдаланған кезде титан бөлшектерді өңдеу уақытының ескі, тұрақты параметрлік баптаулармен салыстырғанда шамамен 18 пайызға қысқарғанын хабарлайды.

Соңғы жаңалықтар: Жіңішке сымдар, автоматтандыру және интеллектуалды процесті бақылау

0,03 мм вольфрамдық негізде жасалған сымдарды қолдану микросхемалардағы 0,005 мм-ден кіші бұрыштық радиустерді алу мүмкіндігін береді, бұл микроинструменттердің қолданылуында өте маңызды. Қазіргі уақытта көптеген цехтар автоматтандырылған сым тасымалдаушылармен жабдықталған, олар машиналардың тәулік ішінде 98% сенімділікпен жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Диэлектрикті сұйықтық сапасын 15 млннан бір бөлікке дейінгі ластану деңгейін бақылайтын көпспектрлі сенсорлар туралы да ұмытпау керек. Шынында да, бұл өте тамаша. Соңғы жаңа жүйелерге сымның үзілуін алдын ала болжайтын машиналық үйрену технологиясы да енгізілген. Бұл ақылды алгоритмдер кернеу деңгейлерін, энергия тұтыну үлгілерін және өткен жұмыс нәтижелерін талдау арқылы проблемаларды шамамен 92% дәлдікпен болжайды. Бұл операторлардың кейіннен туындайтын қымбатқа түсетін тоқтап қалуларды емес, алдын ала түзетулер енгізуін мүмкіндігін береді.

Сымдық ЭЭК процестеріндегі дәлдік, бетінің өңделуі және өнімділіктің арасындағы тепе-теңдік

ЭЭК сымдық кесу станогының дәлдігімен микрон деңгейіндегі мөлшерлерді қамтамасыз ету

Қазіргі EDM сымды жүйелері ±0,002 мм-ге дейінгі өлшемдік дәлдікті қамтамасыз етеді және осылайша отынның бүрку форсункалары мен турбина жапырақшалары сияқты міндетті компоненттер үшін қолайлы, онда 5 мкм-ден астам ауытқулар істен шығуға әкелуі мүмкін. Fathom Manufacturing компаниясының 2023 жылғы зерттеуі 0,05 мм құрама сыммен көп ретті өту стратегияларын қолдана отырып, Inconel 718 үшін осы нәтижелерді көрсетті.

Дәл өндіруде жоғары сапалы беттердің кедір-бұдырлығын (Ra) оптимизациялау

Жеткізілген беттің өңдеу сапасы шынымен екі негізгі факторға байланысты: қолданылатын разряд энергиясына және кесу кезіндегі сымның қозғалысына. Токтың орнатылуын 12 амперден 6 амперге дейін төмендетіп, сондай-ақ сым керілуін шамамен 20% арттырғанда, өндірушілер көбінесе шұйылдықтың орташа мәнінде (Ra) айтарлықтай жақсаруын байқайды. Карбид матрицаларда бұл реттеу Ra мәндерін шамамен 1,8 микрометрден 0,6 микрометрге дейін төмендетуі мүмкін. Оптикалық қалып жасаушылар 0,4 микрометрден төменгі өңдеуді қажет етеді, жиі 0,02 мм қапталған сымдарды пайдаланып 3-5 рет қабаттап өту арқылы қосымша полировка жұмыстарынсыз осы нәтижеге жетеді. Әрине, осы тәсілмен кесу жылдамдығы шамамен 35% төмендейді, бірақ көптеген цехтар дәлдікті қажет ететін қолданбалардағы өте жылтыр беттер үшін осы айырбастауды тиімді деп санайды.

Материалды алу қарқынын (MRR) Кесу Жылдамдығы мен Дәлдікпен Тепе-теңдікте Ұстау

Операторлар өнімділік, дәлдік және өңдеу арасындағы айырмашылықтармен жұмыс істеуі керек:

Жоғары беріктіктегі құрал-саймандық болат үшін (50 мм астам), материалдың 80% кесілгеннен кейін МRR-ді жоғары режимнен дәлме-дәл режимге ауыстыру өнімділік пен соңғы дәлдікті ең жақсы деңгейде қамтамасыз етеді.

Кесу жылдамдығы мен өлшемдік дәлдіктің арасындағы тепе-теңдікті түсіну

Артық қоректендіру жылдамдықтары орын ауыстырудың дәлдігін төмендетеді. Сынақтар титан бөлшектерді 10 мм/мин жылдамдықпен кескенде қате 0,018 мм құрайды, ал 6 мм/мин жылдамдықта 0,005 мм құрайды. Бұл әсер жылуға төзімді материалдарда одан да нашарлайды, сондықтан нақты уақыт режиміндегі искралық саңылау туралы кері байланыс негізінде жылдамдықты реттейтін бейімделуші басқаруды қажет етеді.

Электроэрозиялық сым кесу машинасын тиімді пайдалану үшін материалдар мен конструкциялық ескертулер

Сымды ЭЕК-пен үйлесімді өткізгіш материалдар: болат, карбид, алюминий және экзотикалық құймалар

Сымдық EDM электр тогын жақсы өткізетін материалдармен жұмыс істеуге ең қолайлы. Көбінесе цехтар құрал-жабдық болаттарымен, вольфрам карбидімен, әртүрлі алюминий қорытпаларымен, сонымен қатар ұшақ жасауда кеңінен қолданылатын титан мен Inconel сияқты мамандандырылған металдармен жұмыс істейді. Өткен жылы Advanced Manufacturing Journal журналының мәліметі бойынша, осы материалдар өндірістегі EDM операцияларының шамамен үштен бірін құрайды. Дәлме-дәл жұмыс істеу жағынан алғанда, өндірушілер кобальтпен байланысқан вольфрам карбиді күрделі кесу процестері кезінде пішінін өте жақсы сақтайтынын байқаған, әдетте миллиметріне шамамен жарты микрометрден аспайтын дәлдікте болады. Бұл деңгейдегі дәлдік кішігірім ауытқулар да келешекте проблемалар туғызуы мүмкін бөлшектерді жасағанда үлкен маңызға ие.

Дизайн нұсқаулықтары: геометрия, дәлдік, бетінің өңделуі және материалдың қалыңдығы

Тиімділікті максималдандыру үшін:

• Тербеліс қаупін азайту үшін қабырғаның қалыңдығы ≥1,5 – сым диаметрін сақтаңыз
• Көбінесе коммерциялық қолданбалар үшін ±5 µm орын ауыстыру дәлдігін көрсетіңіз
• Стандарттық сым өлшемдеріне сәйкес келуі үшін ішкі бұрыш радиустарын ≥0,15 мм болатындай етіп жобалаңыз. Қатайтылған болатта 15–25 мм²/мин жылдамдықпен кесуді қамтамасыз ету мақсатында материалдың қалыңдығы 300 мм-ден аспауы тиіс.

Электр-эрозиялық кесуге арналған сымдардың түрлері: Қола, қапталған және вольфрам — қасиеттері мен жұмыс өнімділігіне әсері

Жалпы пайдалану үшін мыс сымдары қолайлы баға-тиімділікке ие, ал вольфрам медициналық имплантаттарды ≤2 мкм элементтік ажырату мүмкіндігі бар етіп микротүрде кесуге мүмкіндік береді. Автокөлік құралдарының формаларын шығаруда қапталған сымдар жылу ошағының тұрақтылығын жақсарту арқасында кесу жылдамдығын 25–40% арттырады.

Электроэрозиялық сым кесу станоктарының өнеркәсіптік қолданылуы мен стратегиялық артықшылықтары

Әуежаңа, медициналық құрылғылар және автокөлік өнеркәсібіндегі маңызды қолданыстар

Әуежаңада сымды ЭЭК никель негізіндегі суперқорытпалардан 1 200°C температураға шыдайтын турбина жапырақшаларын жасайды. Медициналық өндірушілер инфекциялардың алдын алу үшін маңызды болып табылатын Ra 0,2 мкм беттік өңдеумен хирургиялық құралдар жасайды. Автокөлік жеткізушілері фрезерлеуден қатты материалдарда жоғары дәлдікті (±3 мкм) талап ететін отын бүрку форсункаларын жасау үшін оны қолданады.

Зерттеу жағдайы: Автоөнеркәсіп саласында сымды ЭЭК қолданып дәлме-дәл форма жасау

Еуропалық автомобиль жеткізушісі D2 болатын (60 HRC) қатайтылған тісті дөңгелектердің формаларын сымды ЭҚК-пен өңдеу арқылы өндірістік формаларды дайындау уақытын 37% қысқартты. Бұл әдіс жыл сайын 220 мың доллар үнемдеуге мүмкіндік берді және механикалық өңдеуден кейінгі циклді лактау қажеттілігін жояды (Automotive Manufacturing Quarterly, 2023).

Бағыт: Медициналық өндірісте биожылжымалы қорытпаларды өңдеуде сымды ЭҚК-тің қолданылуының өсуі

Титан мен кобальт-хромды жылу әсерінен пайда болатын аймақтарсыз кесу мүмкіндігіне байланысты медициналық құрылғылар өндіру саласында 2024 жылғы Алдыңғы қатарлы өндіріс бойынша есепте көрсетілгендей қолданылу 41% өсті. Өндірушілер лазерлік әдістермен жетуге болмайтын ISO 13485 бет бүтіндігі стандарттарын сақтай отырып, 0,1 мм суыту каналдары бар ортопедиялық имплантаттар жасайды.

Стратегиялық артықшылықтар: Механикалық кернеу жоқ, минималды деформациялау және тиімді дәлдік

Темасыз табиғаты 0,3 мм кардиостимулятор қосылғыштары сияқты сезімтал бөлшектердегі деформацияны болдырмаған. 5 осьтік басқару мен Ø0,03 мм вольфрам сымдарды қолдана отырып, дүкендер биологиялық үйлесімді құймаларда (килограмы $850) материалдардың 94% пайдаланылуына жетеді, бұл дәстүрлі өңдеудің 72%-нан едәуір асып түседі.

Гибридті өндірістік жұмыс үдерістеріне сымдық ЭҚК-ны интеграциялау арқылы максималды тиімділікке жету

Алып баратын өндірушілер гибридті ұяшықтарда автоматтандырылған паллеттік жүйелерді бірігіп пайдалана отырып, сымдық ЭҚК-ны CNC фрезерлеумен біріктіреді. Бұл күрделі инъекциялық қалыптар үшін әкелу уақытын дайындық процестеріне қарағанда 52% қысқартады (Журнал of Advanced Manufacturing Systems 2024).

Жиі қойылатын сұрақтар

ЭҚК сымымен кесу не үшін қолданылады?

ЭҚК сымымен кесу әсіресе ауабақан, медициналық құралдар және автомобиль өнеркәсібінде қолданылатын болат, карбид, алюминий және экзотикалық құймалар сияқты өткізгіш және қатты материалдарда күрделі геометрияларды жоғары дәлдікпен кесу үшін қолданылады.

ЭҚК сымымен кесу дәстүрлі кесу әдістерімен қалай салыстырылады?

EDM сымды кесу құрал-жабдықтың тозуынсыз нақты кесуді қамтамасыз етеді және дәстүрлі әдістер деформация тудыратын немесе одан кейінгі жылтырлау талап ететін материалдар үшін идеалды болып табылады.

EDM сымды кесу станоктары автоматтандырылған операцияларды орындай ала ма?

Иә, заманауи EDM сымды кесу станоктары жиі автоматты сым тартқыштармен және тозуды немесе үзілулерді болжау үшін машиналық үйренуді пайдаланатын интеллектуалды процесті бақылаумен жабдықталған, сондықтан түнде адамсыз жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

EDM сымды кесу технологиясында соңғы жаңалықтар қандай?

Соңғы жаңалықтарға жоғары дәлдікті қамтамасыз ету үшін жұқа сымдарды қолдану, автоматтандыру технологиялары мен тозуды немесе үзілулерді алдын ала болжау үшін машиналық үйренуді пайдаланатын интеллектуалды процесті бақылау жатады.