Орчин үеийн үйлдвэрлэлийн процесст утасны EDM төхөөрөмжийн давуу тал

Өндөр нарийн хэмжээстэй механикжуулалтанд хүрэх боломжгүй нарийн төвөгтэй бөгөөд нарийн хэмжээстэй

Орчин үеийн үйлдвэрлэлд субмикрон хэмжээстэй хэмжээсийн эрэлт

Одоо үед агаарын тээврийн болон эмнэлгийн төхөөрөмжийн салбарууд чанарын шаардлага болон аюулгүй байдлын дүрэм журмыг хангахын тулд ихээхэн нарийн хэмжээстэй деталиудыг шаардаж байна. Энэ нь ихэвчлэн 0.0001 инч эсвэл түүнээс ч нарийн хэмжээг шаардах болсон гэсэн үг юм. Энгийн CNC төхөөрөмжүүд нь хүнд материалыг эсвэл нарийхан ханатай, нарийн хэлбэртэй деталиудыг боловсруулах үед дулааны нөлөөгөөр хэлбэрээ алдах, төмөр хэрэгсэл нь муруйх зэрэг олон асуудалд тулгардаг. Жишээлбэл, турбиний хөтөч нь удаан хугацааны дараа хүчний ачаалалд задрахгүй байхын тулд Ra 0.4 микрон хэмжээнээс доош гөх гадаргуу шаарддаг. Мөн үенийг солих үйлчилгээний деталиудад ч бага зэрэг гадаргуугийн дутагдал байх нь бие махбодид хүндрэл үүсгэж болзошгүй.

Утасны EDM яаж үл дууриах нарийвчлал болон точностьд хүрэх вэ

Утасны EDM нь хяналтанд байгаа дулааны эрозийн аргаар механик огтлолтын хүчийг арилгаж, хатуу ган эсвэл титан шиг хэцүү материалыг ашиглах үед ч ±0.0001 инчийн нарийвчлалыг хангаж чаддаг. CNC систем нь утасны таталтыг ойролцоогоор 8-12 Ньютон байлгах, диэлектрик угаах даралтыг 0.5 мегапаскаль-аас 1.2 МПа хүртэл, искэрийн зайг 5-15 микрометр хүртэл жолоодох гэх мэт хэд хэдэн чухал хүчин зүйлсийг зэрэг удирддаг. Эдгээр тохируулгууд нь олон тэнхлэгт огтлолт хийх үед бүх зүйлийг зөв байрлуулахад тусалдаг. Хавчигчгүй арга учраас уламжлалт машинчлалын арга барилд тохиолддог хэрэгсэл элэгдэх асуудалд санаа зовохгүй. Үйлдвэрлэгчид томоохон үйлдвэрлэлд 99.9%-аас дээш нэг төрлийн үр дүн гардаг байна. Тийм ч бат бөх байдал нь нарийн төвөгтэй захиалгыг том хэмжээгээр хийдэг аж ахуйн нэгжид Wire EDM-ийг татаж буй сонголт болгож байна.

Тохиолдол: Электрон холтосны EDM ашиглан агаарын тээврийн хэсгүүдийг үйлдвэрлэх

Агаарын тээврийн салбарын нэгэн ахлагч үйлдвэрлэгч Inconel 718 дэлгэцийг хийхдээ электрон холтосны EDM рүү шилжснээр шатахууны савны буцаалтыг 72%-иар бууруулжээ. Цэнэгийн энерги (120–150 µJ) -ийг оновчтой болгож, 0.006" цагаан хүрээр хийснээр тэд савны нэг бүр дэхь 316 хөргөх нүхнүүдийн 0.0002" нарийвчлалд хүрчээ. Энэхүү технологийн шилжилт нь нэмэлт хонингийн үйлдлийг арилгаж, нисдэг хэсэгт зориулсан AS9100 стандартын шаардлагыг хангасан.

Хамгийн нарийвчлалтай, давтагдах чадварыг бүтээн байгуулах параметрүүдийг оновчлох

Хамгийн сайн утасны EDM машинууд нь утас болон ажлын хоорондох зайг хянах зэрэг онцлог шинж чанаруудтай ирсэн байдаг. Адаптив импульсийн хяналт болон бүрсийн систем нь материалуудын нарийвчлал нь бүрэн тогтвортой байхгүй үед автоматаар тохируулгыг хийдэг. Эдгээр машинуудад ашиглагддаг импульсын цуврал нь бодит цагт тэдгээрт ямар үйл явагдаж байгаагаас хамааран цэнэгийн хугацаагаа 0.5 микросекундээс хоёр микросекунд хүртэл өөрчилж чаддаг. Энэ нь урт үйлдвэрлэлийн хэсгүүдийн турш огтлолын өргөнийг маш тогтвортой байлгахад тусалдаг бөгөөд энэ нь бүхэлдээ өдрийн турш ирмэг дөрөвний нэгээс бага инчийн нарийвчлалыг хадгалж байна. Энэ нарийвчлалын түвшинд хүрснээр үйлдвэрлэгчид эдгээр машиныг шөнөд ажиллуулах боломжтой байдаг бөгөөд жишээ нь эмнэлгийн төхөөрөмжүүдийн бага хэсгүүд эсвэл хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд шаардагдах нарийн төвөгтэй хэсгүүдийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Дээд зэрэг нийцтэй геометр хяналттой төвөгтэй хэлбэрийг үйлдвэрлэх

Эмнэлгийн болон автомашины хэсгүүдийн үүсч буй төвөгтэй байдал

Одоогийн үеийн үйлдвэрлэл нь хэдэн жилийн өмнө боломжгүй байсан хэлбэртэй деталуудыг шаардаж байна. Жишээ нь эмнэлгийн багаж хэрэгслийн хувьд ясны суулгацыг ястай нь холбох чадварыг сайжруулах тусгай нүхтэй гадаргуутай болон ирсэн. Түүнчлэн автомашины шатахууны шахуургын хувьд эмиссийн хатуу дүрэмд нийцэхийн тулд микрон түвшинд нарийн хязгаарыг шаарддаг. 2023 онд Хөгжөөнт Мануфактуринг судалгааны институтийн судалгаагаар үйлдвэрлэгчдийн дөрөвний гурав нь одоо 50 микрон орчим хэмжээтэй деталуудыг үйлдвэрлэж байна. Энэ нь 2018 онд ийм нарийн төвөгтэй байсангүй байхад түүнээс гурван дахин их юм.

Хүрэлцээгүй боловсруулалт нь нарийн деталуудыг хэлбэржүүлэх боломжийг олгодог

Утасны EDM нь хэрэгсэл дээр даралт үүсгэхгүйгээр тасалдаг тул титаны фольж, төмөр бетон зэрэг мэдрэг материалыг хугалахгүйгээр ажиллах боломжтой болгодог. Ижил төрлийн CNC фрезерийн машин нь механик хүчээр нимгэн ханыг муруйх хандлагатай байдаг. Гэсэн хэдий ч утасны EDM-ийн хувьд материалыг ууршуулах чиглэлд ажилладаг контроллоор удирддаг цахилгаан искэртэй ажилладаг. Үр дүн нь? Хэсгүүдийн дотор маш нарийн өнцөг үүсгэх, заримдаа 0.05 мм радиустай тэнцэх ба гүн зөөлний харьцаа нь маш өндөр байдаг. Турбины хөдөлгүүрийн хөндий дахь цөөн тооны хөргөх сувгийн хувьд 50:1 харьцаатай байдаг бөгөөд өөр аргууд энэ ажлыг хийх чадвартай байдаггүй.

Турбины хөдөлгүүрийн хөндийг утасны EDM ашиглан үйлдвэрлэсэн тохиолдол

Агаарын тээврийн салбарын гол үйлдвэрлэгч нь хэмжээний нарийвчлалыг ±2 мкм-ээр хангаж, хөндийн үйлдвэрлэлийн хугацааг 40%-иар бууруулжээ. Уг үйлдвэрлэлийн явцад Inconel 718 дээр нэг турбин хөндийн 1200 хөргөх цонхыг утасны EDM ашиглан огтолж байв. Тус бүр нь 0.1 мм зузаан ханын нарийвчлалыг хадгалж байв. Мөн машинд орж боловсруулсны дараа AS9100 агаарын онгоцны стандартын дагуу 99.8% дүн гарч, гар аргаар дахин засварлах шаардлагыг бүрэн арилгасан байв.

CNC болон оюун ухааныг ашиглан замын төлөвлөлтийг нарийвчлалыг хангахын тулд хэрэглэх

Хамгийн сүүлийн утасны EDM технологи нь халууны деформацийг боловсруулж байх үед тэдгээрийг урьдчилан таамаглах чадвартай байх CNC удирдлагын систем болон оюун ухаант суралцах системүүдийг нэгтгэдэг. Өнгөрсөн оны нэгэн найдвартай үйлдвэрлэлийн сэтгүүлд тавигдсан судалгаагаар тодорхой загвар нь хүнд дахин давтагдах гурван хэмжээст ордны хэлбэрүүдийг боловсруулах үед байршлын алдааг ойролцоогоор 60%-иар бууруулжээ. Эдгээр оюун ухаант системүүд үйл ажиллагааны явцад утасны таталтын хүчийг 8-20 Ньютон хүртэл, мөн угаах даралтыг удирдах үүрэгтэй байдаг. Тэдгээрийн машинууд нарийвчлалыг 500-гаас илүү цикл үргэлжилсэн үйлдвэрлэлийн олон явцад нарийвчлалыг алдалгүйгээр кгф-д 0.005 мм-ээр тогтвортой байлгаж чаддаг нь гайхалтай юм.

Хатуу болон экзотик материалыг үр ашигтай боловсруулах

Агаарын онгоц болон төрөл бүрийн хэрэгсэлд хэрэглэдэг дээд хайлшийн болон хатуулагдсан гангийн өсөлт

Агаарын орчин, төрөл бүрийн төхөөрөмжийн салбарт одоо 63% их хүчтэй хэсэгт Inconel 718 шиг дававчийн хайлшийг ашигладаг (Materials Today 2023). Энэ нь халууныг тэсвэх чадвар, бат бөх байдлын шаардлагыг хангахын тулд хийгддэг юм. 60 HRC-аас дээш хатуу гангууд нь огтлолын төхөөрөмжийн 45% зах зээлийг эзэлдэг ч уламжит CNC боловсруулалт эд материалыг боловсруулахад хэцүү байдаг нь хурдан хэрэгсэл дэлэгдэх, дулааны деформацийн улмаас юм.

Дулааны эрози хэт элэгдлийн хязгаарыг давж чадна

Утасны EDM нь уламжлалт аргууд шиг идэвхгүй хайлж биш, металлын ажлын хэсэг болон нимгэн утасны хооронд хяналттай цахилгаан искэрэлт үүсгэж ажилладаг. Үүний үр дүнд материал хайлдаг. Энэхүү процессийн үеэр үүсэх дулаан маш их болж чаддаг бөгөөд таслах цэг дээр нь Целсийн 12,000 хэм хүрч болдог. Ийм хэмийн дулаан нь титаны хайлш, вольфрамын карбид зэрэг маш хатуу материалыг таслахад хялбар болгодог. Жишээлбэл карбидын төмөр хэрэгсэл нь ихэвчлэн Inconel шиг эсэргүүцэх материалтай ажиллах үед маш богино хугацаанд (дунджаар 15 минутын дотор) элэгдэж хугацаа дуусдаг. Гэвч утасны EDM-д энэ асуудал байхгүй юм. Энэ нь урт хугацаат үйлдвэрлэл явуулж байхад ч тогтвортой ажиллаж чаддаг тул төмөр хэрэгсэлийн амьдралын хувьд чухал нөхцөл байдаг тул тодорхой инженерийн хэрэглээнд маш илүү тохиромжтой байдаг.

Туршлагын тохиолдол: Inconel деталейг утасны EDM-ээр боловсруулах

Сүүлийн үеийн салбарын судалгаа нь Inconel 718 турбин дискний эдэлбэтийн аргуудыг харьцуулсан:

AS9100 аэро огторгуйн нарийвчлалыг хангаж байх үед утасны EDM нь боловсруулалтын дараах ажлын хүчийг 70%-иар бууруулсан.

Хатуу материалыг илүү хурдан, цэвэр огтлол гүйцэтгэхийн тулд импульсын удирдлагын шин innovations

Дэвшсэн генераторууд нь пульсын үргэлжлэх хугацааг 2 наносекунд хүртэл тохируулж, материалд шилжих энергийн хэмжээг оновчтой болгодог. Энэхүү инноваци нь вольфрам карбидыг таслах хурдыг 40%-иар нэмэгдүүлсэн бөгөөд 5 мкм-ээс бага нарийвчлалыг хадгалж байна. Олон давталттай i-Groove технологийг ашигласнаар гадаргуугийн чанарыг Ra 0.25 мкм хүртэл сайжруулж, эмнэлгийн имплантантын стандартыг хангаж чадна.

Өндөр чанарын гадаргуу ба бага дараах боловсруулалтын шаардлага

Нэт-шейп хэсгүүдийн эрэлт дуусгавар боловсруулалтын шаардлагыг бууруулдаг

Эмнэлгийн төхөөрөмж үйлдвэрлэл, агаарын зэвсгийн салбарууд нь үйлдвэрлэсний дараа цаашдын ажил хийх шаардлагагүй орчим хэлбэртэй хэсгүүдэд ихээхэн үнэ цэнэ оноож байна. Утасны электроэрозийн машинд (Wire EDM) боловсруулах үед Ra 0.16-0.4 микрометр хүртэлх чанарын гөлгөр гадаргуу үүсдэг бөгөөд энэ нь имплант, турбин хэсгүүдийг гаргахад гараар цэвэрлэх шаардлагагүй байдаг. 2025 оны салбарын сүүлийн тайлангийн мэдээлснээр Inconel эсвэл титан шиг хэцүү материалыг утасны электроэрозийн машинд (Wire EDM) ашиглан боловсруулж эхэлснээр компаниудын 42 хувь нь дагалдах гадаргуу боловсруулалтын зардлаа түүнээс олон хувиар бууруулж чаджээ. Энэ төрлийн зардал багасгал нь өрсөлдөх чадвартай зах зээлд ашиг орлогоо дээшлүүлэхэд томоохон нөлөө үзүүлдэг.

Давхаргастан цэнэгийн механизм нь өндөр чанартай гадаргуу боловсруулалтыг хангана

Утасны EDM нь уламжлалт азарих арга барилаас ялгаатай ажилладаг. Энэ нь материал дээр үрэлтээр хүрээлэн бүслэхгүйгээр маш нарийн давхаргыг хяналттай дулаанаар огтлодог тул ажлын хэсэгт хүчлэг үүсэхгүй бөгөөд ирээдүйд жижиг трещин үүсэх боломжгүй болдог. Операторууд 0.02-0.05 мм-ийн хооронд искэрэгтийн завсрыг зөв тохируулж, цэвэр байдлыг цагаан усаар хангаж чадвал хэвийн хатуу гангийн хувьд түгээмэл байдаг ул хөрөөнд ордоггүй 90% бага ирмэг үүсдэг. Машин үйлдвэрлэгчид хувьсгасан эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд энэ нь бодит хэмнэлтэд хүргэдэг. Маш олон компаниуд ISO 2768-mK стандартыг хангаж байгаа ч хэтрэлтийг арилгах болон гүйцээх ажлын цагийг багасгаснаар үйлдвэрлэлийн цагийг дунджаар 30%-иар багасгадаг талаар мэдээлж байна.

Туршлагын жишээ: Хоргүй ирмэгтэй хэсгийг багасгасан хүний биеийн дотор суулгах эд анги үйлдвэрлэх

Нэг том ортопедийн тоног төхөөрөмжийн компани энэ сард хүртэл стандартчилсан утасны EDM техник хэрэглэж эхэлсэн ба энэ нь кобальт-хромын өсгөвөр шилбэний үйлдвэрлэлд чиглэгдсэн юм. Тэдэнд илэрсэн нь машинээс гарч ирсэн даруйд л гадаргын боловсруулалтын тогтвортой чанар маш сайн байсан юм. Ямар ч нэмэлт ажил хийхгүйгээр Ra 0.2 микрон орчимд хүрсэн. Өнгөрсөн жил “Эмнэлгийн үйлдвэрлэлийн сэтгүүл” дээр хэвлэгдсэн судалгаагаар энэ өөрчлөлт нь гарын авлага дээрх удаан хугацааг хэмнэж чадсан болон бракцын хувийг ихэд бууруулсан бөгөөд 12%-аас 0.5%-д хүртэл буурчээ. FDA-гийн дүрэм журамтай ажилладаг хүмүүст энэ төрлийн сайжруулалт маш чухал. 5 микрон хэмжээнээс дээш хэмжээтэй гадаргын дутагдал нь баталгаажуулалтын хугацааг удаашруулдаг тул анхны машинд боловсруулах ажлыг зөв хийх нь дүрэм боловсролын шаардлагад хүрэхэд маш чухал.

Оптималь хөнгөлтийн төлөөх олон удаагийн техник болон i-Groove технологи

Орчин үеийн утасны EDM төхөөрөмжүүд одоо хэд хэдэн ским цохилт, хүссэн хэлбэлзэл ба налуу алдааг багасгах зориулалттай ухаалаг i-Groove утасны заадас агуулж байна. Тунгстен карбидын загваруудтай ажиллах үед хоёр удаагийн нэвтрэлт хийх нь маш их ялгаа гаргаж авдаг. Гадаргуугийн эцсийн байдал нь 1.6 микрон Ra-аас 0.4 микрон Ra хүртэл сайжирдаг бөгөөд хэмжээний нарийвчлалыг плюс буюу хасах 2 микрон дотор байлгадаг. Цаг тутмын ажилчид тасралтгүй ажилладаг тул ийм төрлийн ажиллагаа нь бүтээлч ажилд маш их нөлөө үзүүлдэг. Машинуудыг шөнөжилгүйгээр ажиллуулахыг хүсдэг олон үйлдвэрүүд үйлдвэрлэлийн сүүлчийн үе шатанд сайн үр дүнг авах нь маш чухал байдаг.

Утасны EDM үйл ажиллагааны автоматжуулалт ба хүнгүй үйлдвэрлэл

Автомашины ба аэро огторгуйн салбарт гэрэлгүй үйлдвэрлэл рүү шилжих

Одоо үйлдвэрлэлийн автомашин, агаарын тээврийн салбарууд энэ өдөр 24 цагийн турш үйлдвэрлэх арга барилыг хурдасгаж байна. 2024 оны MFG Tech тайлангийн мэдээллээр эрэмбэлэгдсэн нийлүүлэгчдийн бараг хоёрны нэг нь бүрэн ажиллагаагаа шөнөд нь гэрэл асгүйгээр ажиллуулж эхэлсэн байна. Утасны EDM төхөөрөмжүүд нь шөнөжин эсвэл хэсэг бүрээр ажиллах үед хянж байхгүйгээр ажилладаг төхөөрөмжүүдийн дунд тодорхой харагддаг. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь хэн ч хянахгүйгээр түлш шахагч, турбины хэсгүүдийг маш нарийн нарийвчлалтайгаар огтолж чаддаг. Үр дүнд нь компаниуд хүчин чармайлтаас орж буй зардлыг 40 хувь хэмнэж байгаа бөгөөд чанар нь буурдаггүй. Дараалалтайгаар олон хэсгийг ажиллуулсны дараа ч энэ нэг микрометр нарийвчлалыг байнга хадгалж чаддаг.

CNC болон Роботын Интеграц хийж автомжуудыг хооронд нь холбож ажиллуулах

Өнөөгийн утасны EDM төхөөрөмжүүд нь материалаар ажиллахын тулд роботын гар болон компьютерээр хяналт тавигдсан хөдөлгөөнийг нэгтгэнэ. Тэдгээрийг автомашины хүрээ үйлдвэрлэхэд ажиллагааны 98.5% хүртэлх цагийг нь хангана. Зургаан тэнхлэгт роботууд нь маш хүнд ажлуудыг хийдэг бөгөөд түүхий эдийг байрлалд нь оруулж, гүйцэтгэсэн хэсгүүдийг гаргаж авахад ямар ч гарын үйлдэл шаардлагагүй болгодог. Харин оюун ухаант цахилгаан системүүд нь явцад цэнэгийн зайг тохируулж байдаг бөгөөд тухайн агшинд ялгаатай материалаас цахилгаан дамжуулах чадвараар нь мэдээж мэдээ авч түгээн явуулдаг. Авиац орчны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг гэрээний дагуу үйлдвэрлэж буй компанийн хувьд эдгээр сайжруулалтууд нь бэлтгэлийн ажлыг хамгийн ихээр бууруулдаг. Өмнө нь бараг цагийн урт явагдаж байсан ажил одоо хоёр минутаас бага хугацаанд хийгдэж байгаа тул хугацаа хатан тогтсон, чанарын стандартууд өндөр байх үед маш их ялгаатай болно.

Байнгын, хяналтгүй үйл ажиллагааны ажлын урсгалыг зохион бүтээх

Хяналтгүй EDM үйлдвэрлэлийг амжилттай явуулахын тулд:

• Цэнэгийн генераторыг цахилгаан цэнэгийн энерги ижил байлгахын тулд тохируулах
• Холболтын утасны хугарлыг илрүүлэх вибрацын сенсор ашигласан алгоритм
• Диэлектрик шүүлийг автоматжуулан 5 мкм-ээс бага нэгжтэй байлгах

Эдгээр протоколыг ашигладаг топ үйлдвэрлэгчид нь засвар үйлчилгээний хооронд 300+ цагийн тасралтгүй ажиллагааг мэдэгдэж байна. Одоо үед IoT-т суурилсан урьдчилан таамаглах засварын технологийг утасны EDM төхөөрөмжинд нэмж оруулж байгаа бөгөөд системийн зогсолтыг урьдчилан таамаглахын тулд 50-аас илүү үзүүлэлтийг шинжилдэг.

Түгээмэл асуулт

Утасны EDM гэж юу вэ, традицион машинчлалтай ямар ялгаатай вэ?

Утасны EDM (цахилгаан искэрэлтийн замаар машинчлалт) нь хүртэлгүйгээр материалыг цахилгаан искэрэлт ашиглан хассан бөгөөд төвөгтэй хэлбэрүүдийг өндөр нарийвчлалтайгаар боловсруулдэг. Энэ нь механик хүчээр ажилладаг традицион машинчлалаас ялгаатай бөгөөд тулгуур эд ангиудын элэгдлийг шаарддаггүй.

Аэрокосмик болон эмнэлгийн салбарт утасны EDM яагаад чухал вэ?

Турбиний хөтөл болон эмнэлгийн бие махбодид суулгах эд ангиуд шиг өндөр нарийвчлал, аюулгүй байдал шаардагдах эд ангиудыг боловсруулахад утасны EDM маш чухал бөгөөд энэ нь субмикрон нарийвчлалыг хангах чадвартай байдаг.

Хатуу материалыйг жишээ нь, Инконель болон титаныг Вирийн Электро Эрхэл Энгийн (Wire EDM) боловсруулж чадах уу

Тийм ээ, Вирийн Электро Эрхэл Энгийн (Wire EDM) нь цахилгаан искэрээр үүсэх халууныг ашиглан хатуу материалыг жишээ нь Инконель болон титаныг үр ашигтай боловсруулж чадна. Энэ нь хэрэгслийн элэгдэл, материал хатуу байх зэрэг традицийн боловсруулалтын дутагдалтай тулгарч байна.