A drát EDM , zkratka pro drátové elektrické výbojové obrábění, je výrobní proces, který tvaruje elektricky vodivé materiály generováním rychlé sekvence řízených elektrických jisker mezi tenkým, kontinuálně se pohybujícím kovovým drátem a obrobkem. Tento proces je také běžně známý jako obrábění výbojem drátu nebo EDM řezaným drátem a odstraňuje materiál spíše lokalizovanou tepelnou erozí než mechanickou řeznou silou. Vzhledem k tomu, že na součást není aplikován žádný fyzický řezný tlak, je při tvarování kalené nástrojové oceli, karbidu a dalších houževnatých vodivých slitin, které je obtížné obrábět běžnými frézovacími nebo brusnými nástroji, široce spoléháno na obrábění drátem.
Během provozu je drátová elektroda kontinuálně přiváděna ze zásobní cívky, prochází horním a spodním vedením drátu, které ji udržují v přesné poloze, a prochází obrobkem, aniž by se s ním kdy přímo dotkla. Malá pracovní mezera, obecně v rozsahu 0,01 mm až 0,05 mm , je udržována mezi drátem a materiálem. Každý elektrický výboj odpařuje velmi malý objem kovu a dielektrická kapalina nepřetržitě odplavuje erodované částice pryč z řezné zóny, přičemž pomáhá ochlazovat drát a stabilizovat proces výboje.
Protože k odstraňování materiálu dochází prostřednictvím elektrického a tepelného působení namísto mechanického střihu, je drátové EDM obrábění dobře vhodné pro výrobu součástí s ostrými vnitřními rohy, úzkými drážkami a složitými profily, které by jinak vyžadovaly několik sekundárních operací.
Proces obrábění vybíjením drátu krok za krokem
Přestože se detaily programování liší podle geometrie součásti a modelu stroje, většina úloh obrábění s vykládáním drátu se řídí podobnou sekvencí od nastavení až po finální oddělení součásti. Pochopení této sekvence pomáhá operátorům přesněji plánovat upevnění, spotřebu drátu a dobu cyklu před zahájením úlohy.
Navlékání a napínání drátu : drát elektrody je zaváděn ze zásobní cívky přes naváděcí systém a navíjecí mechanismus, s napětím nastaveným tak, aby odpovídalo průměru drátu a tloušťce materiálu.
Nastavení obrobku a vyrovnání vztažného bodu : díl je upevněn na pracovním stole a zarovnán k referenční hraně nebo pomocnému otvoru.
Programování cesty : řezný profil je generován z CAD dat nebo zadáván v řídicím systému, přičemž definuje obrys a jakékoli požadavky na kužel.
Hrubý řezný průchod : první průchod odstraní většinu materiálu podél naprogramované dráhy při srovnatelně vyšší energii výboje.
Ořízněte a dokončete přihrávky : další průchody se sníženou energií zlepšují rozměrovou přesnost a povrchovou úpravu.
Proplachování a odstraňování třísek : dielektrická kapalina pokračuje v cirkulaci v řezu, aby odstranila erodované částice.
Oddělení dílů : jakmile je profil dokončen, hotový kus se uvolní z okolního materiálu.
Materiály pro drátové EDM obrábění: Co lze a nelze řezat
Definující požadavek na materiály pro drátové EDM obrábění je spíše elektrická vodivost než tvrdost. Protože proces eroduje materiál jiskrovým výbojem, lze kalenou nástrojovou ocel, slinutý karbid a žáruvzdorné superslitiny zpracovávat drátovým výbojem s podobnou relativní obtížností jako měkčí vodivé kovy, zatímco nevodivé materiály, jako je většina keramiky, plastů a skla, obecně nelze zpracovávat, pokud není nejprve aplikován vodivý povrchový povlak.
Obecná vhodnost materiálu a běžné aplikace drátového EDM obrábění podle skupin materiálů
Materiál
Vodivost
Typická aplikace
Nástrojová a zápustková ocel
Vodivé
Raznice, razidla
Slinutý karbid
Vodivé
Opotřebitelné díly, tvářecí nástroje
Titanové slitiny
Vodivé
Letecký a kosmický průmysl, lékařské díly
Superslitiny na bázi niklu
Vodivé
Součásti turbíny
Měď a mosaz
Vodivé
Elektrody, konektory
Technická keramika
Nevodivé
Obecně nelze zpracovat
Tloušťka materiálu také hraje praktickou roli při plánování cyklu. Tenké plechy pod 10 mm obvykle řežou rychle s minimálními průchody ořezu, zatímco tlustší bloky uvnitř 100 mm až 300 mm řady jsou běžné při práci se zápustkami a formami, ale vyžadují delší doby cyklu.
Součásti jádrového drátu EDM a struktura stroje
Pochopení toho hlavního drát EDM components usnadňuje diagnostiku problémů s řezáním, plánování údržby a porovnání specifikací stroje. Níže uvedený diagram nastiňuje obecné uspořádání sdílené mnoha systémy obrábění s vykládáním drátu.
Výše uvedené schéma ukazuje obecnou polohu cívky drátu, horního a spodního vedení drátu, pracovního stolu, dielektrické nádrže a ovládacího panelu vůči sobě na typickém stroji na řezání drátu. Dráha drátu vede z cívky přes horní vodítko, dolů skrz obrobek a do spodního vodítka, než dosáhne navíjecího systému. Toto rozvržení je v zásadě konzistentní napříč kategoriemi středních, vysokorychlostních a velkých kuželových strojů, i když přesné umístění se liší podle výrobce a modelu.
Přívod drátu, vodítka a navíjecí systém
Cívka drátu vede drát elektrody přes horní vodítko, dolů skrz obrobek a do spodního vodítka, než se dostane k navíjecímu a sběrnému systému. Opotřebení vedení přímo ovlivňuje přímost a opakovatelnost, a proto je kontrola vedení běžnou údržbou.
Napájecí zdroj a generátor impulsů
Generátor pulsů řídí frekvenci vybíjení, napětí a proud a tvaruje energii každé jiskry. Nastavení nižší energie obecně vytváří jemnější povrchovou úpravu při snížené řezné rychlosti, zatímco nastavení vyšší energie podporuje rychlejší hrubování.
Systém dielektrických kapalin
Dielektrická nádrž, filtrační jednotka a deionizační pryskyřice udržují vodivost tekutiny v pracovním rozsahu, splachují erodované částice z řezu a pomáhají ochlazovat drát a obrobek během vybíjení.
Typy drátěných EDM strojů: Středorychlostní, vysokorychlostní a velké kuželové systémy
Zařízení pro obrábění drátu je obecně seskupeno podle způsobu pohybu drátu a schopnosti řezání. Každá kategorie vyhovuje jinému vyvážení přesnosti, povrchové úpravy a doby cyklu.
Středorychlostní drát EDM
Středněrychlostní systémy používají vratně se pohybující molybdenový drát kombinovaný s vícenásobným trimováním. Tento přístup zlepšuje rozměrovou přesnost a povrchovou úpravu ve srovnání s jedním hrubým průchodem, díky čemuž jsou tyto stroje praktickou volbou pro středněobjemové zápustky, formy a nástroje, kde záleží na kvalitě dokončení.
Vysokorychlostní drát EDM
Vysokorychlostní systémy také používají molybdenový drát s vratným pohybem, ale jsou obecně nastaveny pro efektivní výkon při hrubém řezání. Tyto stroje jsou široce používány v běžných nástrojárnách a lisovnách pro řezání profilů, výrobu vysekávacích lisů a každodenní práci na prototypech.
EDM s velkým kuželovým drátem
Velké kuželové systémy jsou vybaveny osovým mechanismem U-V, který naklání vedení drátu pro řezání úhlových profilů. Tato schopnost se běžně používá u úhlů vůle lisovacích nástrojů, výroby vytlačovacích lisovacích nástrojů a dalších nástrojů, které vyžadují úhel úkosu podél stěny řezu.
Porovnání účinnosti řezání napříč kategoriemi strojů
Vodorovný sloupcový graf níže porovnává index relativní účinnosti řezání mezi stroji na EDM se střední rychlostí, vysokou rychlostí a velkým kuželovým drátem. Vysokorychlostní stroje jsou umístěny nejvýše, protože jejich konfigurace je obecně optimalizována pro průchodnost hrubého řezání. Středněrychlostní stroje se nacházejí ve středním rozsahu, protože část jejich doby cyklu je využita na řezy, které zlepšují kvalitu dokončení. Velké kuželové stroje vykazují poněkud nižší index, protože naklápěcí mechanismus vedení drátu přidává mechanickou složitost, která může ovlivnit rychlost řezání. Tyto hodnoty představují spíše obecné relativní srovnání než pevné výstupní hodnoty pro jakoukoli konkrétní úlohu.
Obecný trend přijetí drátového obrábění
Spojnicový graf níže představuje ilustrativní, indexovaný trend odrážející obecný směr přijímání obrábění s výbojem drátu ve výrobě přesných nástrojů v posledních letech. Celkový trend vzoru stoupá, což je v souladu s širším výrobním posunem směrem k přísnějším požadavkům na toleranci v oblasti lisování, forem a přesných součástí. Růst v odvětvích, jako je výroba nástrojů pro elektrická vozidla a výroba komponentů pro letectví a kosmonautiku, obecně podpořil pokračující zájem o drát EDM jako metodu tvarování tvrzených materiálů. Tato indexová stupnice je určena k zobrazení směrového pohybu spíše než přesné statistiky a měla by být považována za obecný kontext pozadí.
Typická distribuce materiálu napříč aplikacemi drátového EDM
Sloupcový graf níže ilustruje obecnou reprezentativní distribuci kategorií materiálů běžně zpracovávaných obráběním s vykládáním drátu napříč výrobou nástrojů a zápustek. Nástrojová a zápustková ocel obvykle představuje největší podíl, což odráží její široké použití v lisovacích a tvářecích nástrojích, zatímco slinutý karbid následuje jako menší, ale konzistentní podíl spojený s nástrojovými součástmi odolnými proti opotřebení. Hliník, titan a superslitiny a měď a mosaz tvoří zbývající kategorie, z nichž každá je spojena se specifickými aplikačními oblastmi, jako je prototypování, letecké díly a výroba elektrod. Tato distribuce je ilustrativní a bude se mezi jednotlivými obchody lišit v závislosti na jejich zákaznické základně a produktovém zaměření.
Radarové srovnání charakteristik kategorií strojů
Níže uvedená radarová tabulka porovnává středněrychlostní, vysokorychlostní a velké EDM stroje s kuželovým drátem ve čtyřech charakteristikách: účinnost řezání, povrchová úprava, schopnost kuželovitosti a přesnost přesnosti. Středněrychlostní stroje vykazují vyvážený tvar s pevností v povrchové úpravě a přesností konzistence díky vícenásobným řezům. Vysokorychlostní stroje dosahují nejdále s účinností řezání, ale snižují schopnost úkosu, což odráží jejich zaměření na průchodnost. Velké kuželové stroje jasně zasahují nejdále podél osy schopnosti kužele, což odráží jejich vyhrazenou konstrukci osy U-V pro řezání šikmých profilů. Čtení napříč třemi překrývajícími se tvary pomáhá ilustrovat, že žádná jednotlivá kategorie nevede v každé charakteristice, takže výběr stroje závisí na tom, která charakteristika je pro daný díl nejdůležitější.
V grafu, zelený tvar představuje středně rychlé stroje , modrý tvar představuje vysokorychlostní stroje a tlumený námořnický tvar představuje velké kuželové stroje. Překrytím těchto tří tvarů je snadné porovnávat kompromisy na první pohled, spíše než číst samostatné číselné tabulky pro každou charakteristiku.
Společné aplikace drátového EDM obrábění napříč průmyslovými odvětvími
Protože obrábění drátovým výbojem funguje na jakémkoli vodivém materiálu bez ohledu na tvrdost, objevuje se v celé řadě výrobních odvětví, od každodenních nástrojáren až po dodavatele přesných součástí.
Výroba lisovacích forem : profily razníků a zápustek, hřbetní úhly a opotřebitelné vložky
Komponenty vstřikovacích forem : vložky jádra a dutin, detaily vyhazovacího kolíku, vlastnosti chladicího kanálu
Letecké komponenty : přípravky lopatek turbíny, titanové držáky a díly ze superslitiny
Díly lékařských přístrojů : součásti chirurgických nástrojů a malé přesné přípravky
Přesná ozubená kola a šablony : měrky, profily ozubených kol a kontrolní šablony
Výroba elektrod : grafitové a měděné elektrody používané při operacích elektroerozivního hloubení
Jak vybrat správný drátový EDM stroj pro vaši aplikaci
Volba mezi středněrychlostními, vysokorychlostními a velkými EDM stroji s kuželovým drátem obecně spočívá v přizpůsobení schopnosti stroje požadavkům na součást. Níže uvedený kontrolní seznam pokrývá faktory, které jsou při výběru stroje obvykle nejdůležitější.
Rozsah tloušťky materiálu : Potvrďte, že vůle pracovního stolu a systém podávání drátu zvládne práci s tenkými plechy i tlustšími bloky matric.
Požadovaná povrchová úprava : Díly vyžadující jemnější povrch obecně těží z vícenásobných řezů, což upřednostňuje konfigurace se střední rychlostí.
Potřeby kuželového řezání : jakákoli součást vyžadující úhly úkosu nebo zkosené stěny směřuje k velkému stroji s kuželovou osou U-V.
Objem výroby : dílny s vyšším objemem mohou upřednostňovat výkon řezání, zatímco práce s menším objemem přesnosti mohou upřednostňovat kvalitu dokončení na jeden průchod.
Velikost obrobku a dráha stolu : potvrďte, že pojezd X-Y a nosnost pracovního stolu odpovídají největším dílům očekávaným ve výrobě.
Výrobní zázemí: Taizhou Xinchengyang Machinery
Taizhou Xinchengyang Machinery Manufacturing Co., Ltd je výrobce zaměřený na výzkum, vývoj a výrobu zařízení pro elektroerozivní obrábění a souvisejících speciálních zpracovatelských technologií. Sortiment společnosti pokrývá PS-C a DK77-BC série pro středně rychlé drátové řezání , Řada pro vysokorychlostní řezání drátem DK77-A a DK77-B a DK77-D velká řada pro řezání kuželovým drátem , což dává zákazníkům na výběr kategorie strojů v souladu s různými potřebami řezání popsanými v tomto článku.
Každý stroj vyrobený společností prochází v rámci standardní výrobní praxe testováním přesnosti polohování a zařízení je vyráběno s odkazem na národní výrobní normy. Produkty se prodávají na domácích trzích, přičemž vybrané modely jsou vyváženy do jihovýchodní Asie, západní Asie, Evropy a Ameriky. Společnost pracuje s tržně orientovaným přístupem zaměřeným na kvalitu a potřeby zákazníků, podporuje výrobce nástrojů a lisovacích nástrojů praktickým, provozuschopným zařízením pro elektroerozivní drátovou elektroerozivní obrábění v kategoriích střední rychlosti, vysoké rychlosti a velkého kuželového řezání.
Údržba součástí drátového EDM pro konzistentní výsledky řezání
Rutinní údržba udržuje výsledky obrábění vybíjením drátu konzistentní v průběhu času a snižuje neplánované prostoje. Níže uvedené položky shrnují oblasti údržby, které mají obecně největší vliv na přesnost řezání a povrchovou úpravu.
Napětí drátu a opotřebení vedení : nekonzistentní napětí nebo opotřebovaná vodítka mohou způsobit vibrace drátu, které se projevují jako zvlněné řezané stěny.
Stav dielektrické kapaliny : Odpor kapaliny a filtrace přímo ovlivňují stabilitu výboje a konzistenci řezání.
Stav proplachovací trysky : opotřebené nebo ucpané trysky snižují účinnost odstraňování třísek, zejména na tlustších obrobcích.
Kontrola přesnosti polohování : pravidelné ověřování pomáhá potvrdit, že si stroj i nadále zachovává svou jmenovitou toleranci řezu po delší dobu používání.
Často kladené otázky o obrábění drátěným výbojem
K čemu slouží drátové EDM
Drátové EDM se používá k řezání přesných profilů v elektricky vodivých materiálech, včetně kalené nástrojové oceli, karbidu a různých slitin, pro aplikace, jako jsou lisovací nástroje, součásti forem a přesné nástroje.
Jaké materiály pro drátové EDM obrábění jsou vhodné
Obecně lze zpracovávat jakýkoli elektricky vodivý materiál, včetně nástrojové oceli, karbidu, titanu, superslitin na bázi niklu, hliníku, mědi, mosazi a grafitu. Nevodivé materiály, jako je většina keramiky a plastů, obvykle nejsou vhodné, pokud nejsou potaženy vodivou vrstvou.
Jaký je rozdíl mezi vysokorychlostním a středně rychlým drátovým EDM
Oba používají molybdenový drát s vratným pohybem, ale středněrychlostní stroje obvykle používají více řezů pro zlepšení přesnosti a povrchové úpravy, zatímco vysokorychlostní stroje jsou obecně nastaveny pro rychlejší hrubování.
Může drátové výbojové obrábění řezat silné materiály
Ano, drátové EDM obrábění může zpracovávat tlusté bloky, přičemž práce s matricí a formami se běžně pohybují od desítek milimetrů do několika stovek milimetrů, i když doba cyklu se zvyšuje s tloušťkou kvůli požadavkům na proplachování.
Které součásti drátového EDM vyžadují nejčastější pozornost
Vodítka drátu, proplachovací trysky a filtrace dielektrické kapaliny obecně vyžadují nejčastější pozornost, protože opotřebení nebo znečištění v těchto oblastech má nejpřímější vliv na stabilitu řezání a povrchovou úpravu.
