Из-за этой ошибки многие теряют деньги при обработке сложных деталей.

Как инженер с многолетним опытом в промышленных процессах, я на собственном опыте убедился, насколько важны передовые методы обработки. Электроэрозионная резка (ЭЭО) — яркий тому пример: это чудо для создания сложных геометрий и работы с твердыми материалами.

Но, как и любой мощный инструмент, она имеет свои уникальные особенности.

Многие компании бросаются в ЭЭО-обработку, ожидая волшебства, но сталкиваются с трудностями, теряя ценное время и деньги на сложных деталях. Почему? Потому что им не хватает критически важной инсайдерской информации о реальных возможностях и, что ещё важнее, о скрытых «подводных камнях».

Электроэрозионная проволочно-вырезная обработка (EDM) предлагает ряд преимуществ для обработки электропроводящих материалов, от алюминия и меди до графита, обеспечивая исключительную точность и высокую производительность.

Основные преимущества проволочно-вырезной электроэрозии

• Непревзойденная точность: Идеально подходит для строгих допусков и сложных профилей, часто недостижимых при традиционной механической обработке. Создание сложно профильного контура с точностью 0,01 мм.
• Чемпион по твердым материалам: Эффективная резка закаленные стали, экзотические сплавы и даже токопроводящую керамику, магнитов, поликристаллического алмаза, кубического нитрита бора, титана, вольфрама, молибдена, полупроводников и т. п.

• Широкие возможности применения: Технология EDM используется не только для производства штампов и пресс-форм. Благодаря тому, что требуется всего один инструмент, она является экономически эффективной альтернативой фрезерованию, шлифованию, токарной обработке или протягиванию. Многоцелевые электроэрозионные станки легко интегрируются в производственные линии, включая роботизированные и автономные системы.
• Обработка с нулевым усилием: Отсутствие контакта между режущим инструментом и заготовкой позволяет вырезать очень мелкие детали, такие как штифты инжекторов или медицинские иглы, а также детали с чрезвычайно тонкими стенками. Это является существенным преимуществом по сравнению с традиционными методами, такими как сверление, фрезерование или токарная обработка, где силовое воздействие может привести к деформации или повреждению.
• Продолжительная автономная работа: Стандартный запас проволоки обеспечивает до 60 часов непрерывной работы. Возможность использования 30-килограммовой катушки и рубщика проволоки увеличивает этот показатель до 140 часов, что значительно повышает производительность и сокращает время простоя.
• Минимальные отходы материала: При обработке дорогостоящих материалов проволочно-вырезная электроэрозия позволяет минимизировать отходы, так как лишь небольшая часть заготовки удаляется в процессе резки. Это положительно сказывается на конечной стоимости продукции.
• Чистовая обработка без заусенцев: Отсутствие механического воздействия гарантирует создание гомогенных поверхностей без заусенцев, что исключает необходимость в дополнительной обработке. Например функция FANUC Micro Finish может заменить до 8 дополнительных операций по достижению высокой чистоты поверхности или даже зеркальной отделки.
• Отсутствие специальных приспособлений: Проволочно-вырезные электроэрозионные станки не требуют использования специализированных приспособлений для различных компонентов и процессов, что снижает затраты и повышает гибкость производства. Для повышения производительности можно рассмотреть возможность интеграции робота-манипулятора.

Этот метод, электроэрозионная обработка (EDM), обладает невероятной универсальностью и применяется для выполнения целого ряда сложных операций, таких как объемное копирование и вырезание. В результате EDM можно получить широкий спектр элементов:

Применение и результаты электроэрозионной обработки

• Формы и вырезы: Шлицы, выемки, фальцы, пазы, проходы: Создание точных углублений и каналов любой сложности.
  Желобки, канавки и полости: Формирование различных видов углублений и внутренних пространств.
• Отверстия: Отверстия, имеющие определенную степень кривизны: Возможность создавать отверстия с нестандартной геометрией.
  Внутренние отверстия практически любой формы: Отверстия, недоступные для традиционных методов обработки.
• Дополнительные операции: Маркировки: Нанесение точных и четких обозначений на поверхность.
  Упрочнение поверхности: Изменение свойств поверхности для повышения её износостойкости.

Эта технология позволяет достигать высокой точности и сложности форм, что делает её незаменимой во многих областях промышленности.

Например мелкие, точные отверстия, создаваемые с помощью электроэрозионной обработки, открывают возможности для производства многоразовых металлических фильтров. Эти фильтры легко промываются и находят применение в:

• Системах водоподготовки
• Опреснительных установках
• Различных технических фильтрах

Способность EDM создавать такие отверстия является ключевым фактором для производства долговечных и эффективных решений в области фильтрации.

Эти возможности делают проволочно-вырезную электроэрозию мощным и экономически эффективным решением для производства высокоточных деталей в различных отраслях промышленности.

Шероховатость поверхности электроэрозионных станков

Электроэрозионный проволочно-вырезной многопроходной станок с ЧПУ:

• Максимальная скорость реза: Обеспечивает шероховатость поверхности до Ra ≤ 2,5 мкм. Этот режим предназначен для быстрой обработки, когда чистота поверхности не является критически важной.
• Средняя скорость реза: Достигает шероховатости до Ra ≤ 1,2 мкм. Это компромиссный режим, который позволяет получить более гладкую поверхность при разумной скорости.
• Микротоки: При использовании микротоков (финишные проходы) можно достичь очень низкой шероховатости поверхности — до Ra ≤ 1 мкм. Этот режим применяется для получения высококачественных поверхностей, близких к зеркальным, требующих минимальной или отсутствующей последующей полировки.

Электроэрозионный копировально-прошивной станок:

• Шероховатость поверхности: Способен обеспечить значительно более низкую шероховатость — Ra < 0,3 мкм. Это указывает на его способность выполнять высокоточную финишную обработку, создавая очень гладкие поверхности, близкие к зеркальным.

Электроэрозионные проволочно-вырезные станки ЧПУ, особенно в многопроходном режиме, ориентированы на вырезание сложных контуров и форм с приемлемой чистотой поверхности. В то время как копировально-прошивные станки специализируются на создании отверстий и полостей с исключительно высокой чистотой поверхности, что важно для деталей, требующих минимального трения или идеального внешнего вида.

Электроэрозионный проволочно-вырезной станок ЧПУ Accutex AU-500iA: Краткий обзор

• Подключение: Имеет встроенную сетевую карту и два USB-порта для удобной связи. Контура для резки предоставляется в формате DXF или DWG;
• Рабочая область: Перемещение по осям X/Y/Z: 500 x 300 x 300 мм.
  Перемещение по осям U/V: 100/100 мм.
  Максимальный размер детали: 990 x 560 x 265 мм.
  Максимальная масса детали: 0.146814 м3×7850 кг/м3≈max 1152.09 кг.
  Максимальный угол резки: ± 22,5° / 80 мм.
  Используемая проволока: 0.10 - 0.33 мм.
• Точность при резке достигает 0,005 микрона.

Средняя стоимость электроэрозионной резки

• Электроэрозионная резка (проволока 0.2 - 0.3 мм): от 1750 руб./час
• Электроэрозионная резка тонкой проволокой (45 - 80 микрон): от 1900 руб./час

«Подводные рифы» – где чаще всего теряются деньги

1. Проводимость материала – ключ: Это звучит очевидно, но я видел, как проекты проваливались из-за непостоянной проводимости материала или ошибочного предположения, что он достаточно токопроводен. Непроводящие материалы не подходят для ЭЭО.
2. Управление внутренними напряжениями: Хотя процесс бесконтактный, тепло, выделяемое разрядом, может создавать или снимать внутренние напряжения в материале, что приводит к деформации детали, особенно в тонкостенных или сложных геометриях. Правильный отжиг для снятия напряжений до и после обработки имеет решающее значение.
3. Ожидания по чистоте поверхности: ЭЭО оставляет матовый, переплавленный слой на поверхности. Хотя он точен, это не зеркальная поверхность. Если вам нужна полированная поверхность, планируйте вторичные операции, такие как шлифовка или притирка. Многие недооценивают этот дополнительный шаг и его стоимость.
4. Проблемы со смывом: Эффективный смыв диэлектрической жидкости крайне важен для удаления эродированного материала и обеспечения стабильного процесса резки. Плохой смыв приводит к искрению, обрыву проволоки и, в конечном итоге, к браку деталей. Сложные внутренние полости или глухие отверстия могут быть особенно проблематичными.
5. Выбор и натяжение проволоки: Не все молибденовые проволоки одинаковы. Материал, диаметр и даже покрытие влияют на скорость резки, точность и чистоту поверхности. Неправильное натяжение проволоки может привести к обрывам и отклонениям в размерах. Это часто упускается из виду на этапе первоначального планирования.
6. «Запретные» зоны и стартовые отверстия: Для ЭЭО требуется небольшое «стартовое отверстие» для заправки проволоки. Важно продумать, как создавать эти отверстия, особенно в замкнутых областях, уже на стадии проектирования. Кроме того, острые внутренние углы всегда будут иметь радиус, определяемый диаметром проволоки — идеально острые углы часто нереалистичны.
7. Игнорирование принципов проектирования для технологичности (DFM): Это самый большой пункт! Многие инженеры проектируют детали, которые теоретически идеальны, но практически невозможны или невероятно дороги для ЭЭО-обработки. Упрощение геометрии, где это возможно, учет доступа для смыва и отказ от чрезмерно тонких стенок могут сэкономить целое состояние.

Электрические и химические процессы в электроэрозионной обработке проволокой

Электроэрозионная обработка проволокой, или проволочно-вырезная электроэрозия (WEDM), — это метод, который использует электрические разряды для удаления материала. Несмотря на кажущуюся простоту, в основе этого процесса лежат сложные электрофизические и электрохимические явления.

Электрический процесс:

В WEDM станок с ЧПУ (числовым программным управлением) очень точно позиционирует тонкую молибденовую (или латунную) проволоку над обрабатываемой заготовкой. Эта проволока является одним электродом, а заготовка — другим. Оба электрода погружены в диэлектрическую жидкость (обычно деионизированную воду).

1. Напряжение и искровой разряд: Между проволокой и заготовкой подается электрическое напряжение. Диэлектрическая жидкость выступает в роли изолятора, предотвращая прямое замыкание. Однако, когда напряжение достигает определенного порога, диэлектрик пробивается, и возникает искровой разряд. Этот разряд представляет собой крошечный электрический канал, через который протекает ток.
2. Эрозия материала: Искровой разряд генерирует чрезвычайно высокую температуру (до 10 000 °C и выше) в очень локализованной области. Эта высокая температура вызывает плавление и частичное испарение (выжигание) как мельчайших частиц материала заготовки, так и самой проволоки. Поскольку разряд очень короткий и контролируемый, удаляется лишь микроскопическое количество материала.
3. Вымывание продуктов эрозии: Диэлектрическая жидкость постоянно циркулирует, выполняя две важные функции: Она отводит тепло, предотвращая перегрев заготовки и проволоки. Она уносит с собой расплавленные и испаренные частицы материала (шлам), предотвращая их повторное осаждение на поверхности и обеспечивая стабильность процесса.

Химические процессы:

Хотя электрический разряд является основным механизмом удаления материала, химические реакции также играют роль, особенно в долгосрочной перспективе и при работе с определенными материалами:

1. Окисление: Под воздействием высоких температур и наличия воды (или других компонентов диэлектрика) на поверхности обрабатываемого материала и проволоки могут образовываться оксиды. Эти оксиды могут быть менее электропроводными, что потенциально может повлиять на стабильность разряда, но обычно они вымываются диэлектриком.
2. Электролиз: В диэлектрической жидкости могут происходить незначительные электрохимические реакции (электролиз), особенно если в воде есть примеси или если она не полностью деионизирована. Эти реакции могут приводить к образованию газов (например, водорода и кислорода) и изменению pH диэлектрика, что требует постоянной фильтрации и контроля качества жидкости.
3. Износ проволоки: Проволока, выступающая в качестве электрода, также подвергается эрозии и выжигается в процессе работы. Это связано как с прямым воздействием искровых разрядов, так и с электрохимическими реакциями на её поверхности. Поэтому проволока постоянно подается из катушки и сматывается после использования.

Электроэрозионная резка — невероятный актив для современного производства. Однако глубокое понимание ее процесса, взаимодействия с материалами и особенностей проектирования имеет решающее значение для эффективного использования ее возможностей. Не позволяйте недостатку «инсайдерских» знаний привести к дорогостоящим переделкам или браку.

ГеММа-3D. Модуль электроэрозионной обработки 2D/4D

Программный комплекс, предназначенный для создания управляющих программ для станков электроэрозионной обработки проволокой с постоянным и переменным наклоном.

Ключевые возможности:

• Гибкое программирование: Позволяет создавать УП для 2D-обработки (плоские контуры) и 4D-обработки (конические или сложные формы с переменным углом наклона проволоки).
• Автоматизация: Осуществляет автоматический расчет многопроходной обработки с коррекцией на диаметр проволоки и позволяет задавать точки технологического останова.
• Полный цикл работы: Включает в себя обширный набор инструментов:

Геометрические редакторы (2D/3D): Для создания и редактирования геометрии деталей.
Импорт данных: Поддержка широкого спектра форматов 3D-геометрии (SAT, DXF, IGES, KOMPAS-3D, STL, EPS, Parasolid, Step) и прямой импорт из КОМПАС-3D.
Управление проектами УП: Модули для формирования, редактирования и универсальной постпроцессорной обработки программ.
Функции CAD для ЭЭО: Инструменты для построения сложных контуров, примитивов, аффинных преобразований, эквидистант, а также макробиблиотека для зубчатых колес.
Функции CAM для ЭЭО: Контроль диаметра проволоки, высоты заготовки, режимов обработки (искровой зазор, параметры генератора), многопроходная обработка с изменением направления, различные варианты подхода/отхода, обход углов (с зазором, по петле), обработка сплайнов.
Специализированные возможности CAM: Программирование обработки отверстий для "супердрели" и выжигания мелких пазов.

• Поддержка 2D и 4D обработки:

2D: Обработка замкнутых/фрагментов контуров, задание точек начала/конца/останова, учет контура заготовки для быстрых перемещений, обработка с/без коррекции на радиус, постоянный угол наклона.

4D: Обработка по двум контурам на разных высотах, указание/автоматическое построение соответствия между контурами, выбор способа интерполяции (круговая, линейная, коническая).

Модуль электроэрозионной обработки 2D/4D предоставляет комплексное решение для высокоточной и эффективной проволочной электроэрозионной обработки, позволяя автоматизировать процесс создания УП и обеспечивая полный контроль над технологическими параметрами.

Каков ваш опыт работы с электроэрозионной резкой? Поделитесь своими мыслями и проблемами в комментариях ниже!

#ЭЭО #ПроволочнаяРезка #Производство #ТочнаяОбработка #Инжиниринг #Индустрия #ЭкономияСредств #DFM #ПередовоеПроизводство