EDM Машины үйлчилгээ: Микро-боловсруулалтын хэрэглээнд урьдчилан дагуулах

EDM Машинуудыг ойлгох ба Тэдний Микро-машинчлалд Эзлэх Байршил

EDM Машин гэж юу вэ? Цахилгаан Сулралын Машинчлалын Үндсэн Чанар

EDM машинууд, цахилгаан искэрийн машин (Electrical Discharge Machining) гэж бүртгэлд ордог бөгөөд электрод ба дамжуулагч материал хооронд удирдлагатай цахилгаан искэрийг илгээх замаар ажилладаг. Энэ нь материалыг жижиг бүртгэлээр нь хайлуулж, маш нарийн дэлгэрэнгүй мэдээлэлд хүртэл хайлуулна. EDM-ийг ердийн таслагч аргаас ялгаж буй зүйл бол хэрэгсэл ба деталь хооронд шууд харьцах харьцаа байхгүй гэсэн юм. Харин дахин давтагдах цахилгаан искэрийн тусламжтайгаар металл буюу жижиг хэсгүүдийг шатааж устгадаг. Өнөө үед EDM технологи маш нарийвчлалтай ажиллах боломжтой болсон бөгөөд титан эсвэл хатуужсан ган шиг хатуу материал дээр ±0.001 мм нарийвчлалтай ажиллах чадвартай. Ийм нарийвчлал нь онгоцны деталь эсвэл хагалгааны имплантат зэрэг хамгийн жижиг алдаа нь аюултайд хүргэж болох салбарт маш чухал ач холбогдолтой.

Наад захын үйлдвэрлэл дэх EDM технологийн хөгжил

EDM технологийг анх 1960-аад оны үед худалдааны зориулалтаар ашиглаж эхэлсэн ч тэр үеийнхтэй харьцуулахад өнөөдрийнх маш ялгаатай байна. Тухайн үед операторууд процессын явцад электродыг гар аргаар тохируулах шаардлагатай байсан нь нарийвчлалыг хязгаарласан бөгөөд хамгийн сайн дэлхийд ±0.1 мм байдаг байв. Харин одоогийн үед байдал радикаль хэмжээгээр өөрчлөгдсөн. Нано секундын импульс генераторуудтай хамт адаптив удирдлага хяналтын системүүд автоматаар хэрэгслийн замыг шаардлагатай үед засаж залруулдаг болсон. Энэ нь байршилтийн алдааг 2005 онд байгаагаас ойролцоогоор 85%-иар бууруулсан. Эдгээр сайжруулалтууд нь зарим хэсгүүд 20:1-ээс давах харьцаатай байж чадах үйлдвэрлэлийн 3D микро бүтэц үүсгэх шинэ боломжуудыг нээсэн. Бодож үзвэл энэ их л гайхамшигтай юм.

Яагаад EDM машинууд микроскопын хэмжээний үйлдвэрлэлд илүү ашигтай вэ

Микро үйлдвэрлэлд EDM нь механик аргаас доорх гурван гол шалтгаанаар илүү давуу талтай:

• Хэрэгслийн даралтгүй : Машинчлалын үед деталийн деформацийг бүрэн арилгана
• Усны үзэгдэл : Зэвүүн таслах milling аргаар ойртож чадахгүй >60 HRC-аас хэтэрсэн хатуу дагалдамал хайлшуудыг боловсруулна
• Дулааны нарийвчлал : Орон нутгийн цахилгаан салгалт нь 5 мкм-ийн гүнд доорхи дулааны нөлөө үзүүлсэн бүсийг устгана

Эдгээр хослол нь түлшний шахуургын жижиг тунгалагт болон лабораторийн чипэн дээрх төхөөрөмжид зориулсан жижиг сувгийг үүсгэхэд цахилгаан-эрозийн боловсролтыг өөрөөр орлуулах боломжгүй болгодог.

Микро цахилгаан-эрозийн боловсролтын үндсэн зарчим: Нэг микрометрээс бага нарийвчлалд хүрэх

Микро цахилгаан-эрозийн боловсролт хэрхэн ажилладаг вэ: Микро хэмжээний материалыг авчихах физик

Микро-EDM арга нь маш жижиг электрод ба хэвтэх шаардлагатай дамжуулах чадвартай материал хооронд жижиг цахилгаан сорвитой ажилладаг. Энергийн импульс 10^-6 жоуль доор байлвал эдгээр сорвууд нь диаметр нь 0.1-5 микрометр хүртэлх жижиг таглууруудыг үүсгэж, халуунгийн вредийг хамгийн бага түвшинд хадгалдаг. Энэ аргыг онцлог болгох нь боловсруулж буй материалд шууд хүрэхгүй байдагт оршдог. Төмөр карбид эсвэл керамик нийлмэл шиг хатуу материалыг ашиглаж байгаа ч ажиллагчид +/- 1 микрометр нарийвчлалтай байршуулалт хийх боломжтой. Ийм түвшний удирдлага нь лаборатори чипэн дээрх нарийн микро урсгалын хоолойнууд эсвэл өндөр нарийвчлалтай оптикын шаардлагатай мэдрэмтгий гадаргууг машиндаж авахад үйлдвэрлэгчид яагаад Микро-EDM рүү эргэдэгийг тайлбарладаг.

Үндсэн үзүүлэлтүүд: Материалын хассан хэмжээ (MRR) ба Гадаргуугийн нарийн төвөгтэй байдал (Ra)

Микро EDM-ээс хамгийн их үр дүн гаргаж авахын тулд материал салгах хурд болон гадаргуугийн чанарын хооронд таарч буй цэгийг олох шаардлагатай. Хамгийн сайн тоног төхөөрөмж нь эмнэлгийн имплант зэрэг зүйлсэд шаардагдах маш гладкийн 0.1 микрометр Ra гадаргуу чанарыг алдагдуулахгүйгээр минутанд дунджаар 0.05 куб миллиметр хүртэлх нержавейка дээр хүрч чадна. Өнгөрсөн жилийн Ponemon Institute-ийн судалгаагаар, гурван микросекундээс бага импульсыг ухаалаг диэлектрик угацгаар хослуулах нь нийт үр ашгийг ойролцоогоор 23 хувиар нэмэгдүүлдэг байна. Энэ төрлийн тохируулга нь манай үед нарийн нарийвчлал шаардсан үйлдвэрлэлд аливаа дэлгэрэнгүй зүйл бүр чухал болох үед ихээхэн ялгаа гаргадаг.

Импульсын генераторын технологи: EDM машинд наносекундын түвшний удирдлага хангах

Одоогийн үеийн EDM машинууд нь конденсатор-резисторын (RC) хэвийн хэлхээнээс 50 дахин хурдан 2–5 наносекундын салгалтын импульсыг өгөхийн тулд транзисторон удирдлагат импульсын генераторыг ашигладаг. Энэ наносекундын нарийвчлал нь дараах боломжийг олгодог:

Ийм хяналт нь хатуу төмөрлөгт цагаан тугалган дээр 8:1 харьцаатой нүхтэй түлшний савны савхыг үйлдвэрлэх боломжийг олгох бөгөөд микро-EDM-ийн өндөр нарийвчлалтай үйлдвэрлэлд эзлэх онцгой байршилыг харуулж байна.

Микро-EDM Үйл ажиллагааны Чухал Технологийн Параметрүүдийг Оновчтойжуулах

Хүчдэл, Импульсын Үргэлжлэх Хугацаа, Багтаамж: Нашихуй Байдлаар Тохируулах

Орчин үеийн микро EDM ажилд нарийвчлалыг 10 микрон доош бууруулахын тулд хэд хэдэн гол параметрийг анхааралтай тохируулах шаардлагатай. Салгах хүчдэл нь ихэвчлэн 50-с 120 вольт хооронд, импульсын үргэлжлэх хугацаа 2-с 100 микросекунд хооронд, харин багтаамжийн утга нь ерөнхийдөө 0.1-с 10 нанофараад хооронд байдаг. Hastelloy C 276 материалын микро нүхийг боловсруулах үед операторууд импульсын идэвхитэй үргэлжлэх хугацааг ойролцоогоор 115 микросекунд болгоход тасралтын алдаа 28 хувийн орчим буурч, материал салгах хурд нь минутанд 0.12 куб миллиметр орчим тогтвортой хэвээр үлдсэн байна гэж олж мэдсэн. Вольфрам карбидыг боловсруулах үед багтаамжийг 5 нанофараадаас доош байлгах нь маш чухал. Энэ нь дулааныг шалтгаалсан 2 микрон орчим гүнзгийрсэн трещинууд үүсэхээс сэргийлэхэд тусалдаг бөгөөд үйлдвэрийн янз бүрийн газруудад явуулсан гадаргуугийн хариу урвалын аргын судалгаануудаар баталгаажсан.

Дээд түвшний EDM машинд бодит цагт хяналт тавих ба зохицуулах систем

Одоогийн үед хэрэглэдэг орчин үеийн EDM системүүд микросекундын түвшинд цахилгаан сарнилтын зазгийг хянах болон өөрсдөө тохируулга хийдэг ухаалаг алгоритмуудыг нэгтгэж ажилладаг. Систем нь плазмын замын өөрчлөлтийг хагас микросекундын дотор илрүүлэхийн тулд хамтран ажилладаг двенадцать (12) хэмжигчтэй байдаг бөгөөд энэ нь цахилгаан сарнилт дуусахаас өмнө л чадлын тохиргоог сайжруулах боломжийг олгодог. Энэ практикт юуг илэрхийлж байна вэ? Эдгээр системүүд нисэх онгоцны турбины шахуургын хананд жижиг хөргөлтийн тагт тавих үед тасралтгүй найман цагийн турш ±1.5 микрометр нарийвчлалыг хадгалж чаддаг. Бодит үйлдвэрийн туршилтаар илэрхийлсэнээр, урьдчилан таамаглаж болох гүйдлийн хяналт ажиллаж байх үед электродыг солих хэрэгцээ тогтмол параметртэй ажиллахтай харьцуулахад ойролцоогоор 40 хувиар буурсан байдаг. Ийм төрлийн сайжруулалт нь үйлдвэрлэлийн мөчлөгүүдийг хооронд нь харьцуулахад илүү ихээр илэрдэг.

Өндөр MRR-ийг Гадаргуугийн Бүтэн Байдламжтай Тэнцвэржүүлэх: Гол Харьцааны Асуудлуудыг Даван Тулах

Микро EDM технологийн үед сайн үр дүн гаргах асуудалд логиктой хязгаарлалт байдаг. Соронзон чанарын дундаж 0.2 микрон доор буурахгүй байхаар материал салгах хурдыг минутанд 0.15 мм кубеэс дээш хэмжээтэй болгох арга зам олох нь тулгамдсан асуудал юм. Эрдэмтэд энэ асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд олон зорилготой удамшилтын алгоритмуудыг ашиглан цахилгаан сарнилын интервалыг 1:3-с 1:6 харьцаанд тохируулж байна. Титан сплавууд дээр туршихад эдгээр арга замууд материал салгах хурд 15%-иар буурах хэдий ч гадаргуугийн чанарыг бараг 20%-иар сайжруулсан. Үнэхээр гайхалтай зүйл. Хамгийн сүүлийн үеийн хөгжилд анхаарч үзвэл инженерүүд одоо секундэд ойролцоогоор арав мянган цахилгаан сарнил гаргадаг наносекундын цахилгаан импульсын цувааг ашиглаж байна. Эдгээр шинэ арга техникийн тусламжтайгаар дахин хайлсан давхаргыг бараг тавны дөрвөөр багасгаж, хатаах хурдыг хэзээ ч 200 микрон/секундаас дээш хадгалж, нарийн төвөгтэй промышленный хэрэглээнд илүү татам болгож байна.

Микро-үйлдвэрлэлд цахилгаан-эсрэгжүүлэх машинуудын дэвшилтэт хэрэглээ

ЦЭМ машинууд нь хатуу болгосон болон карбид, давчуу хайлш нарийн төвөгтэй материалыг 50 мкм-аас бага хэмжээний нарийвчлалтайгаар боловсруулж чаддаг тул олон салбарт шинэлэг боломжийг нээж өгдөг. Тэдгээрийн хүрэлцэхгүй боловсруулах арга нь энгийн арга барилд тохиолддог хэрэгсэлийн хазайлтыг бүрэн арилгадаг тул микрон түвшний нарийвчлал шаарддаг өндөр өртөгтэй детальд үнэлгээгүй боломжийг олгодог.

Микро тавил: Хэцүү хайрцаглагдах материалд нарийвчлалтай боловсруулалт

Одоогийн EDM машинууд турбины шугамын хөндийд зөвхөн 0.1 мм диаметртэй, байршилтийн нарийвчлал нь ойролцоогоор 2 мкм-д хүртэлх хэмжээтэй хөндий үүсгэж чаддаг. Никел дээр суурилсан супер хайлштай материалд 1500°C-г хүртэлх илү их халуунд тэсвэртэй байхын тулд шугам тус бүрт ойролцоогоор 400 жижиг хөндий шаардлагатай тул агаарын нисэх транспортны салбар энэ технологид маш ихээр тулгуурладаг. Ийм хатуу материалыг боловсруулах нь хэцүү боловч гадаргуугийн цэвэрлэгээний нарийвчлал 0.4 мкм Ra-аас бага байх нь хүнд нислэгийн нөхцөлд деталейн үргэлжлэх хугацаа болон ажиллагаанд томоохон нөлөө үзүүлдэг.

Туршилтын тохиолдол: Микро-EDM ашиглан түлшний шахуургын савх үйлдвэрлэх

Угаарын тээврийн салбарын тэргүүлэх нийлүүлэгч EDM-ээр үйлдвэрлэсэн, 72 ширхэг 80 мкм-ийн үнэн зөв тусгаарлагдсан тунгалаг хонхорыг ашиглан түлшний дусалын хэмжээг 35%-иар бууруулсан. Энэ нарийвчлал нь 12%-ийн шаталтын үр ашгийг сайжруулах, Euro 7 ялгаруулалтын стандартад нийцэхэд хувь нэмэр болсон. Энэхүү технологийн явцад 10,000 үйлдвэрлэлийн нэгж дээр диаметрийн <1% хувьсах хэлбэрийг хадгалж байв.

Лабораторийн чип, микро урсгалын төхөөрөмжүүдэд зориулсан микросувгийн эд ангиудыг үйлдвэрлэх

EDM тоног төхөөрөмжүүд хагалгааны орлуулга имплант, оношлогооны чипэнд 200 мкм өргөнтэй шингэний суваг, 5 мкм ханын шулуун чанарыг бий болгодог. Энэ нарийвчлал нь ±0.5 мкл/минутын хяналттой урсгалын хурдны хязгаартай байх боломжийг олгоно — энэ нь 99.9%-ийн нарийвчлал шаарддаг эмийн бодисын хүргэлтийн системд маш чухал юм. Сүүлийн үеийн ахиц дэвшил нь 316L зэвэрдэггүй ган хавтан дээр зэрэгцээ 64 сувгийг зэрэг үйлдвэрлэх боломжийг олгосон.

3D Микро фрезерлэх: Өндөр харьцаатай нарийн бүтэц бүсүүдийг бий болгох

Энэ технологи нь 15:1 харьцаатай, 2 мкм-ийн нарийн элементтэй MEMS бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг үйлдвэрлэдэг. Энгийн фрезерлэхтэй харьцуулахад EDM нь оптик линзийг массовоор үйлдвэрлэхэд ашиглагдаж буй вольфрамын карбидын загварт 3D микро хотгорыг үүсгэх үед <0.1% багажны элэгдэлтэй байна.

EDM тоног төхөөрөмжийн технологийн чанарыг хангах, ирээдүйн чиг хандлага

Процессын чадавхийн шинжилгээ: Давталт, нарийвчлал ба статистикийн хяналт

Өнөөгийн EDM машинууд нь нарийвчлалын түвшинд микрон хүрэх боломжтой бөгөөд энэ нь процессийн чадавхийн нарийн шалгалтаас шалтгаална. Агаарын хөлөг эсвэл мэс заслын орлуулга шиг зүйлсийн хувьд шаардагдах нарийн дутагдалгүй байлгахын тулд ихэнх дээд түвшний үйлдвэрлэгчид хамгийн багадаа Cp утгийг 1.67, CpK-ийг ойролцоогоор 1.33 байлгаж ажилладаг. Жинхэнэ салхи нь гадаргуугийн нарийн чанарын тоог 0.1 микрон доор байлган, харин хатуу цементжүүлсэн ган дээр ч гэсэн минутанд 3 куб миллиметрээс дээш хурдтайгаар огтлох SPC системд оршино. Эдгээр машинууд нь хэрэгсэл элэгдэхийг компенсаци хийх ухаалаг алгоритмуудтай хангагдсан бөгөөд электродын замыг автоматаар тохируулдаг. Саяхны машин техникийн тайлангийн мэдээгээр хуучин аргын гарын авлага тохируулгатай харьцуулахад энэ нь хэмжээний алдааг ойролцоогоор 80%-иар бууруулдаг.

EDM машиний ирээдүй: Хиймэл оюун, Интернет болон урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээ

EDM технологийн боловсрол нь тохируулгын өөрчлөлтүүдийг хийхэд хиймэл оюун ухааныг нэгтгэж, интернетээр холбогдсон ажиллагааны мониторингийг хэрэгжүүлснээр том алхам хийж байна. Машин суралцах алгоритмууд үйл ажиллагааны явцад 120-оос дээш өөр хүчин зүйлсийг судалдаг. Эдгээр нь хэт таслагдлын хоорондох импульсын зогсолтын хугацаа болон диэлектрик шингэний цахилгаан дамжуулах чадварын түвшинд хүртэл орно. Энэ бүх мэдээллийн үндсэн дээр систем нь ойролцоогоор 94% нарийвчлалтай үзүүлэлтүүдийг санал болгодог. Энэ нь үйлдвэрлэгчид өөртөө тохирох параметрүүдийг сонгохдоо ихээхэн цагийг алдахгүй байхыг хангана. Өөр нэг томоохон сайжруулалт бол эргэлзэхтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хянах урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээний функц юм. Жишээ нь спинделийн өргөст татах болон цахилгаан хангамжийн блокууд. Өнгөрсөн жилийн Ухаалаг Үйлдвэрлэлтийн Тайлангаас гарсан сүүлийн үеийн судалгаагаар эдгээр систем нь хүлээгдээгүй тоног төхөөрөмжийн гэмтлийг ойролцоогоор 37%-иар бууруулдаг байна. Компаниуд эдгээр шинэ технологийг хэрэгжүүлснээр дэлхий даяар үйлдвэрлэлийн талбарт бодит өөрчлөлтүүдийг ажиглаж байна.

• адаптив искэрийн зайг хянах замаар 60% илүү хурдан боловсруулалт адаптив искэрийн зайг хянах аргаар
• 0.5 μm байршилтын давталт сүлжээний сүлжээгээр тохируулсан шатлалаар
• оюунлаг пульсын генераторуудыг ашиглан 45% энерги хэмнэлт оюунлаг пульсын генераторуудыг ашиглан

Нэмэх технологийг микроскопт ЭДМ-тэй хослуулсан хольц системүүд гарч ирж байгаа нь 5:1 харьцаатой хөргөлтийн хоолой бүхий нарийн цацраг хаягдмал загваруудыг шууд үйлдвэрлэх боломжийг олгоно — энэ нь хэвийн арга барилаас 3 дахин сайжруулалттай.

Түгээмэл асуулт

ЭДМ машинийг хэвийн боловсруулах арга барилаас ямар давуу талтай вэ?

ЭДМ машинууд нь хэрэгсэл элэгдэх, деталийн хэлбэр алдагдах асуудлыг өртөөхгүй байх зориулалттай шууд хүрэлцэхгүй боловсруулалтыг санал болгодог тул микрон түвшний нарийвчлалтай нарийн деталийг үйлдвэрлэхэд тохиромжтой.

ЭДМ технологи жил ирэх тутамдаа хэрхэн хөгжиж байна вэ?

EDM технологи нь гарын авлагаар электродыг тохируулахас адаптив удирдлагын систем, нано секундын пульс генератор хүртэл хөгджөөс, нарийвчлалыг ихэсгэж, байршилтын алдааг эрс бууруулсан.

Микро-EDM нь яагаад микро урсгалын сувгуудыг үүсгэхэд тохиромжтой вэ?

Микро-EDM нь өндөр нарийвчлал, точностьтэй байдаг тул лабораторийн чип дээрх багажинд шаардагдах нарийн микро урсгалын сувгуудыг үүсгэх боломжийг олгоно. Энэ нь дулааны хоригдолтыг хамгийн бага байлгах чадвараас шалтгаална.

EDM машинд ирээдүйд ямар технологиудыг нэвтрүүлж байна вэ?

EDM машинд ирээдүйн технологиудад тохируулгыг хийхэд хиймэл оюун ухаан (AI), ажиллагааг сайжруулах, засвар үйлчилгээг хянахад Интернет холбоостой мониторингийн системүүдийг оруулсан бөгөөд урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээ нь тоног төхөөрөмжийн гэмтлийг эрс бууруулж байна.