Наалтгүй хэмжилтийн машиний нууцад нэвтрэх

EDM Технологи Хэрхэн Ажилладаг Вэ: Цахилгаан цэцэрлэгийн зарчим

Цахилгаан цэцэрлэгийн боловсруулалт (EDM): Үндсэн ойлголт ба зарчим

EDM нь Electrical Discharge Machining-ийн товчлол бөгөөд материал дээр механик хэрэгсэл ашиглахын оронд цахилгаан искэрийг ашиглан нөлөө үзүүлдэг. Энэ нь EDM зөвхөн цахилгаан дамжуулах чадвартай материал дээр ажилладаг тул энгийн машинд хөрөнгө оруулахад хэцүү титан эсвэл карбид хайлш зэрэг хатуу металтай ажиллах үед маш ихээр тохиромжтой болдог. Үйл явцад электрод нь боловсруулагдаж буй детальтай хамт диелектрик шингэнд байрладаг. Энэ онцгой шингэн нь ерөнхийдөө тусгаарлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг ч хоёр элементийн хооронд хүрэлцээтэй хэмжээний хүчдэл үүсэх үед задарч, металл тасалгаанд ашиглагддаг жижиг искэрийг үүсгэдэг.

Цахилгаан искэрийг ашиглан металлыг хэрхэн идээж задлах вэ: EDM-ийн ажиллагааны зарчим

Электрод болон боловсруулагч хэсэгт хүчдэл өгөх үед хүчтэй цахилгаан орнууд диэлектрик шингэнийг ионжуулж, дамжуулах чадвартай плазмын зам үүсгэдэг. Цэцэрлэг нь 12,000°C-г давах локал температурыг үүсгэж, микроскопын хэмжээний материал боловсруулдаг. Энэ мөчлөг секундэд мянга орчим удаа давтагдаж, микрон түвшний нарийвчлалтайгаар боловсруулагчийн хэлбэрийг дахин боловсруулна.

Шүргэлтгүй боловсруулалт дахь цэцэрлэгийн элэгдлийн үзэгдэл

EDM нь хэрэгсэл болон таслагдаж буй юмны хооронд ямар ч физик хүрэлцэхгүйгээр ажилладаг тул цаг соёоны туршид хэрэгслийн механик стресс эсвэл износ гардаггүй. Энд ашигладаг онцгой шингэн нь хоёр гол зүйлийг зэрэг хийдэг: таслалтыг хийдэг искэрийг удирдах, мөн процессийн туршид салдаж байгаа жижиг хэсгүүдийг зайлуулах. Энэ шингэний урсгалыг үйлдвэрлэгчид зөв тохируулбал хатуу материалтай ажиллах үед гадаргуугийн төгсгөл нь ойролцоогоор 40%-иар сайжрахыг ажиглаж болно. EDM-ийг онцлог болгох зүйл бол инженерүүдийг хэвийн машин техникээр бараг боломжгүй байдаг маш нарийн дүрсүүдийг үүсгэх боломжийг олгодог. Жишээ нь, нисэх онгоцны хөдөлгүүрийн лопаст доторх жижиг хөргөлтийн нүхнүүдийг бодож үзээрэй. Эдгээр нүхнүүдийг хамгийн их үр ашгийг олгохын тулд байршуулах шаардлагатай боловч хэвийн аргаар хийх боломжгүй.

EDM машинуудын төрлүүд: Утсан, суулгагч, нүхэнд шахах EDM

Орчин үеийн үйлдвэрлэл нь гурван үндсэн ЭДМ машин утасны EDM, суулгах EDM (рам EDM гэж бас нэрлэдэг), цооногтой EDM гэсэн тохиргоо. Эдгээр төрөл бүр дамжуулагч материалуудыг зэврүүлэхийн тулд хяналттай цахилгаан цэврүүдийг ашигладаг боловч тэдгээрийн хэрэглээ болон механик онцлог ялгаатай.

EDM-ийн төрлүүд: Утасны EDM, Суулгах EDM, Цооногтой EDM

• Утасны EDM зэвсэглэсэн металл дотор нарийн 2D хэв загваруудыг огтлохын тулд тасралтгүй удаа давтагдсан хүрэл утсыг (0.05–0.35 мм диаметртэй) ашигладаг.
• Синкер EDM графит/зэс электрод болон эд ангиудыг диэлектрик шингэнд дүрээд хүнд 3D хөндий овоорно.
• Цооногтой EDM аэро космосын турбины хөвч эсвэл эмнэлгийн имплантад хөргөлтийн сувгуудыг үүсгэхийн тулд микрон нарийн нарийвчлалтай цооног үүсгэхийн тулд хоолойн электродыг эргүүлдэг.

Утасны EDM-ийн зарчим болон процессийн механик

Утасны EDM нарийн төвөгтэй байдлаар ажилладаг. 2024 оны EDM процессын ангиллын тайлангийн дэлгэрэнгүй мэдээллээр, утас эд ангиудыг хүрэхгүй тул механик стрессийг бүрмөсөн арилгадаг. Утас болон материал хоорондоо үүссэн цэврүүд жижиг хэсгүүдийг хайлуулж, диэлектрик шингэн бохирдлыг зайлуулж, температурыг тогтвортой байлгадаг.

EDM-ийн нарийн 2D хэлбэр болон нарийн деталийг огтлох чадавх

Энэ арга нь титан хайлш эсвэл карбидыг ±0.005 мм нарийн чанд гэж огтлоход онцлогтой. Харшлахгүй байх арга нь хэрэгсэлийн хазайлтыг салган, шахах оосор, амьдрал, мөн хурц ирмэг эсвэл эмзэг геометр шаарддаг детальд тохиромжтой болгодог.

Цоорхой шахах EDM: Агаарын нисэх тээврийн болон эмнэлгийн деталийн хэрэглээ

Цоорхой шахах EDM нь жигдэрсэн материал дээрх 0.1–3 мм диаметртэй цоорхойг хийх боломжийг олгоно. Онцлох нимгэн материалыг ашигладаг онгоцны компаниуд түлшний савангийн сувгийг, харин эмнэлгийн хэрэгсэл үйлдвэрлэгчид хагалгааны хэрэгслийн нүхийг EDM-ээр хийлгэдэг – лазер эсвэл механик аргаар шахахад термик деформаци эсвэл хэрэгслийн хугарал үүсэх эрсдэлтэй үед.

EDM машин ашиглан микрон түвшний нарийн чанд хүрэх

Утасны EDM-ийн зөрүү ба нарийвчлал: Микрометрийн түвшний нарийн чанд хүрэх

Өнөөгийн утасны EDM машинууд нь авиацийн хэсгүүд болон эмнэлгийн имплант зэрэг нарийвчлал чухал байдаг детальд ±1 микрон эсвэл ойролцоогоор 0.001 мм-ийн маш бага зөрүүтэй ажиллах боломжтой. 2024 онд гаргасан Нарийн Машинлагажуулалтын Тайлангаас хамгийн сүүлийн үеийн мэдээлэл нь эдгээр шинэ дэвшилтэт микро EDM системүүд нано түвшний серво хяналт, мөн цахилгаан сарнилын энергийг сайтар удирдах технологийг ашигладаг гэж зааж өгсөн. Энэ нь их хэмжээний халуун үүсгэхгүйгээр нарийн дүрсүүдийг үүсгэх боломжийг олгоно. TTH Manufacturing Insights судалгаагаар илтгэсэн байдлаар хатуу материалууд болох хатуулагдсан хэрэгсэл хаяг, карбид зэрэгт ажиллах үед ч урт хугацааны машинлагажуулалтын үеэр хэмжээний нарийвчлал ойролцоогоор 0.002 мм дотор хадгалагддаг. Өндөр нарийвчлал шаарддаг үйлдвэрлэгчдэд энэ нь цахилгаан сарнилтын машинлагажуулалтын технологийн боломжийг томоор дэвшүүлсэн хэрэг болсон.

EDM-ийн нарийвчлалд нөлөөлөх хүчин зүйлс: Цахилгааны тохируулга, шингэний урсгал, хурд

Эцсийн нарийвчлалыг тодорхойлох гурван гол хувьсагч:

• Импульсийн урт : Богино цэнэгийн гарал (3 нс хүртэл) илүү нарийн ирмэгийн тулд дулааны дамжуулалтыг багасгадаг
• Диэлектрик шингэний даралт : Тохиромжтой угаалт нь зузаан бус материалуудыг хазгийлалгүйгээр бохирдлыг арилгадаг
• Утасны таталтанд тогтвортой байдал : 0.5 Н-с их хэлбэлзэл нь гүн огтлолд ±2 мкм алдаа үүсгэж болно

Машиний тохируулга ба параметрүүдийн өндөр нарийвчлал хадгалах үүрэг

Тогтвортой үр дүн гаргахын тулд хурд ба нарийвчлалыг тэнцвэржүүлэх шаардлагатай. Жишээ нь, утасны хөдөлгөөний хурдыг 12 м/мин-ээс 8 м/мин хүртэл бууруулах нь гадаргуугийн чанарыг Ra 0.4 мкм хүртэл сайжруулдаг ч, боловсруулалтын циклийн хугацааг 35%-иар нэмэгдүүлдэг. Одоо үед автоматаар параметрийг оновчтой болгох системүүд сүлдийн давтамж, цэнэгийн алдагдлын хугацааг динамик байдлаар тохируулж, 500 мм замын хязгаарт ±0.005 мм байршилтийн нарийвчлалд хүрч чаддаг.

Судалгаан-эрозийн огтлолт vs Лазерийн огтлолт: Нарийн элементийн нарийвчлал ба точностьийг үнэлэх

Шилэн лазер нь EDM-тэй харьцулахад таслалтын хурдны хувьд тодорхой хэмжээгээр түрүүлдэг бөгөөд EDM-ийн 10-50 мм/с-ийн удаан хурдтай харьцуулахад ойролцоогоор 200 мм/с хүрч чаддаг. Гэсэн хэдий ч тэд хоёр хоорондоо жигд үр дүн гаргах чадвараараа ялгаатай байдаг: тусгал өгч болох материал дээр микрон түвшинд нарийвчлал хадгалах асуудал юм. 2023 оны сүүлийн үеийн судалгаагаар шилэн лазерын систем нисэх онгоцны хэрэгслэлд ашигладаг цэвэр титаны боолтууд дээр ажиллах үедээ ойролцоогоор ±0.015 мм-ийн хазайлт үзүүлдэг байв. Харин EDM нь илүү нарийн ±0.003 мм-ийн хязгаарт нарийвчлалыг хадгалж чаддаг. Мөн лазерын дулааны боловсруулалтын үед үүсдэг дахин хайлсан давхаргуудыг мартахгүй байх хэрэгтэй – эдгээр нь зөрүүний хязгаар маш бага байдаг нарийн механизмд ихээхэн сөрөг нөлөө үзүүлж чаддаг. Иймээс олон үйлдвэрүүд өөрсдийн хамгийн чухал ажлуудад хуучин сайн EDM-г хэрэглэж л байна.

EDM-ийн хэвийн машинлагчлах арга замаас давуу тал

EDM дэх хүрэлцэхгүй машинлагчлалын давуу тал

EDM технологи нь хэрэгсэл ба боловсруулж буй материал хоорондоо шууд харилцан үйлчлэхгүй тул энгийн фрезерлэхтэй харьцуулахад ялгаатай ажилладаг. 2022 оны CIRP-ийн зарим судалгаагаар үзэхэд энэ нь механик стрессийг уламжлалт арга замаас ойролцоогоор гурван дөрөвний нэг хүртэл бууруулдаг. Физик харилцан үйлчлэл байхгүй байх нь хэвийн хэврэгдэлд муруй зуугдах боломжтой зузаан ханын бүтэц, жижиг хөндий гэх мэт маш мэдрэмтгий хэлбэрүүдийг боловсруулах боломжийг олгодог. Жишээ нь эмнэлгийн имплант. Эдгээр бүтээгдэхүүнийг үйлдвэрлэдэг компаниуд одоо үйлдвэрлэлийн бүх явцад бүтцийн хувьд бат бөх байдлыг хадгалан, цэврүүнүүдийн хоорондох зай 150 микрон байхаар ясны цэгээн сэргээгч бүтэц үйлдвэрлэх боломжтой болсон. Энэ нь натурал ясны бүтцийг илүү сайн дүрслэх имплант үүсгэх боломжийг шинээр нээж өгсөн.

EDM-ээр хэрэгслийн элэгдэл, материалийн деформацийг арилгах

Хар тугалыг машиндаж байх үед стандарт машиндаж шахах арга хэлбэр нь цагт ойролцоогоор 0.3 мм хэрэгслийн материал алддаг. Ижил нөхцөлд цахилгаан-эрозийн эрдэс (EDM) электрод зөвхөн цагт 0.02 мм-ийн хурдаар изналагдана. Энэ нь хэрэгслийн ашиглалтын хугацаанд 15:1 давуу тал бий болгох ба үйлдвэрлэлийн бүх явцад дунджаар ±2 мкм нарийвчлалыг хадгалж чаддаг. Үүнийг илүү чухал болгож буй зүйл бол детальд тойрон байрлах диэлектрик шингэн юм. Энэ онцгой орчин нь деталиудыг халах үед муруйх, деформацид орохоос сэргийлдэг бөгөөд агаарын хөлөгт техникт хэрэглэгддэг цагаан тугалын найрлажуудыг хэрэглэх үед маш чухал ач холбогдолтой. Традицийн арга замаар хэсэгт их хэмжээний дулаан үүсэх учраас түүхий материалд 25-50 мкм хооронд хэмжээний хазайлт гардаг.

Цахилгаан-эрозийн болон хэвийн машиндаж шахах аргын үр ашгийг, нарийвчлалыг, материалтай ажиллах гамшигийг харьцуулсан

Энгийн арга замууд хялбар геометрт хурдны давуу талыг хадгалж байхад, ISO 9013 стандартын дагуу EDM тоног төхөөрөмжүүд нарийн детальд анхны туршилтаар 98% амжилтанд хүрдэг. Материалын уян хатан чанар нь модерн турбины 78% компоненттой ашиглагддаг вольфрамын карбид болон никель хайлшруу хүртэл өргөжсөн.

EDM Тоног Төхөөрөмжийн Материал, Диэлектрик Бодис, Үйлдвэрлэлийн Хэрэглээ

EDM-д Тохиромжтой Материалууд: Титан, Карбид ба Бусад Хатуу Дамжуулагч Хайлшууд

EDM нь ердийн хэрэгсэлд хүнд материалтай ажиллах үед илүү сайн ажилладаг. Тэсрэх төмөр, вольфрамын карбид, нисэх онгоцны деталь, эмнэлгийн биеийн орлуулагчад өргөн ашигладаг янз бүрийн хатуу цувдалт ган зэрэг материалыг авч үзье. Эдгээр маш хатуу материалыг EDM технологиор цахилгаан искэрийн тусламжтайгаар шахалтгүйгээр элэгдүүлэн боловсруулдаг тул EDM-ийн нийт ажлын ойролцоогоор хоёр гуравт нь ийм материал болдог. Нисэх онгоцны салбар нь ялангуяа Inconel зэрэг экзотик сплаваас хийсэн детальд EDM-ийг ихэд дурлаж ашигладаг бөгөөд энэ аргаар 0.1 микрон доорх маш гөлгөр гадаргуу гарган авч чаддаг бол стандарт машинд боловсруулах аргаар ийм нарийвчлалд хүрэх найдвартай байдаггүй. Иймээс материал шинж чанараас шалтгаалан үйлдвэрлэлийн боломжийг хязгаарладаг нарийн механизм үйлдвэрлэлд EDM нь өртөөхий л боломжгүй хэрэгсэл болдог.

Цахилгаан тусгаарлагч шингэний үйл ажиллагаа ба тогтвортой искэрийн ажиллагааг хангахын тулд сонголт

Цахилгаан искрийн машинд тусгай шингэн хоёр гол зориулалттай ажилладаг. Энэ нь цахилгаан искрийн үед хэтрэхгүй байлгах зорилгоор тусгаарлагчийн үүрэг гүйцэтгэх бөгөөд мөн огтлолтын үед үүссэн жижиг металлын хэсгүүдийг зайлуулах хөргөгчийн үүрэгтэй. Ихэнх үйлдвэрүүд доороос нь EDM-тэй ажиллахдаа гидрокарбон тосыг ашигладаг, учир нь эдгээр тоснууд цахилгааны нумыг дарангуйлахад маш сайн үр дүнтэй байдаг. Утасны EDM үйл ажиллагааны хувьд бохирдлыг илүү хурдан цэвэрлэх тул цэвэршүүлсэн усыг илүүд үздэг. Өнгөрсөн жил гаргасан судалгаанд шингэний зууралт их чухал гэсэн сонирхолтой зүйлийг харуулсан. 2023 оны судалгааны үр дүнгээр шингэний зууралтын өөрчлөлт нь искрийн завсрын тогтвортой байдлыг хуруулж болох 30 хувь хүртэл нөлөөлдөг байна. Энэ нь производителүүд нарийн машинд суурилсан ажиллагааныхаа тогтвортой нарийвчлалыг хадгалахын тулд диэлектрик шингэний зууралтын түвшинд анхааралтай тохируулах шаардлагатай гэсэн үг юм.

Агаарын нисэх онгоц, эрүүл мэнд, форм боловсруулах салбар дахь EDM

1. Агаарын тээвэр : Никел хагас дамжуулагчид ±2μm нарийвчлалтай турбины шилжүүлэгчийн хөргөлтийн тостой утсан EDM машин.
2. Эмчилгээ : Хөдөлгөөний эрхтэн орлуулах материалд яс бэхлэхийг дэмжих гадаргуугийн бүтцийг Sinker EDM үүсгэдэг.
3. Маягт үйлдвэрлэх : Хүндэтгэсэн хэрэгсэлийн болон ган зэвсгийн нарийн цацрагийн маягтны геометр бүтцийг боловсруулснаар цэвэрлэх ажлыг 50%-иар бууруулдаг.

Одоогоос 45%-иас дээш EDM систем нь жижиг, халахыг тэсвэртэй деталь бүтээх хэрэгцээгээс шалтгаалан эдгээр салбарт үйлчилдэг.

Туршилтын тохиолдол: Дэлхийн хөдөлгүүрт турбины шилжүүлэгчийг үйлдвэрлэхэд утсаар EDM-ийг ашиглах

Нэг лопатийн үйлдвэрлэгч адаптив утасны EDM хяналт руу шилжсэнээс хойш дахин боловсруулах түвшнээ бараг дөрөвний нэгөөр бууруулсан. Тэд Inconel 718-тай ажиллаж байгаа ч, агаарын шахуургын ирмэгийг жинхэнэдээ 10 микрон доор нарийнаар авч чадсан. Деталийн түвшин нь цацрагийн хөндийн трещины цацрах хугацааг тодорхойлох FAA-ийн шалгууныг тус авиагийн хөдөлгүүрүүд давахад тусалдаг. Үнэхээр, гэмтэл гарах боломжгүй детальд энэ шиг нарийвчлал шаарддаг технологиод үүнтэй төстэй өөр ямар ч технологи олдохгүй байна.

Түгээмэл асуулт

EDM машинлагч гэж юу вэ?

EDM машинлагч нь цахилгаан дамжуулагч материалууд болох титан, карбид хайлшийг цахилгаан искэрийн тусламжтайгаар боловсруулах арга юм.

EDM машинуудын үндсэн төрлүүдийг хэлнэ үү?

Үндсэн төрлүүд нь утасны EDM, sinker EDM, туннель EDM бөгөөд материал хайлуулах өвөрмөц хэрэглээ, арга бүртэй.

EDM яаж нарийвчлалыг хангаж авдаг вэ?

EDM нь хүрэлцэхгүй боловсруулалт, удирдлагатай цахилгаан соронзон эрчим хүч, дийлектрик шингэний үр дүнтэй ашиглалтаар маш нарийн нарийвчлалд хүрдэг бөгөөд ±1 микрон хүртэлх нарийвчлалыг хангаж чадна.

Ямар материалыг EDM-д ашиглах боломжтой вэ?

Титан, карбид, хатуужсан металл зэрэг материалууд цахилгаан дамжуулах чадвартай тул EDM-д тохиромжтой бөгөөд физик харьцахгүйгээр машинд ороход илүү хялбар байдаг.

Уламжлалт машинд харьцуулахад яагаад EDM-г сонгох вэ?

EDM нь хэрэгсэлийн элэгдэл бага, материал деформаци бага, нарийн болон нарийн төвөгтэй деталийг маш нарийн боловсруулах боломж зэрэг давуу талуудтай.