Kuinka EDM-koneistus toimii? Kipinäväli, dielektrinen ja purkausfysiikka

0,3 mm:n sisäkulma 58 HRC H13 -muotisisäkkeen alaosassa on kohta, jossa jyrsintä lakkaa olemasta vaihtoehto. Kulman säde on pienempi kuin minkään käytännöllisen leikkurin, materiaali tappaa kovametallikärjen yhdellä ajolla ja ominaisuus istuu liian syvällä työkalunpitimeen ulottuville. Sitä varten sähköpurkauskoneistus on rakennettu.

Lyhyt vastaus siihen, miten EDM-työstö toimii: se poistaa metallia kontrolloiduilla sähkökipinöillä leikkausvoiman sijaan. Muotoiltu elektrodi syötetään työkappaletta kohti dielektrisen nestekylvyn läpi, pulssijännite hajottaa nesteen muutaman sadasosan millimetrin raosta, ja jokainen purkaus sulaa ja höyrystää mikroskooppisen metallikraatterin. Elektrodi ei koskaan kosketa osaa.

Koska materiaali poistetaan termisesti mekaanisen sijaan, työkappaleen kovuudella ei enää ole merkitystä ja sähkönjohtavuudesta tulee vaatimus. Seuraavassa on mekanismi yksityiskohtaisesti, järjestelmät, jotka pitävät sen vakaana, ja käytännön numerot, jotka päättävät, onko EDM oikea prosessi tietylle ominaisuudelle.

Mitä Spark Gapissa todella tapahtuu

Kuilu on koko prosessi. Viimeistelyssä se on tyypillisesti halkaisijaltaan 0,01 - 0,05 mm; raskaassa rouhinnassa se voi avautua noin 0,1 mm:iin. Tämä tila on täytetty dielektrisellä nesteellä, joka eristää elektrodin työkappaleesta, kunnes generaattori päättää toisin.

Kun pulssia käytetään, jännite nousee, kunnes neste ei enää kestä sitä. Plasmakanava muodostuu raon kapeimman kohdan poikki, virta kulkee ja paikallinen lämpötila saavuttaa noin 8 000 - 12 000 celsiusastetta, joka on tarpeeksi kuuma sulattamaan ja osittain höyrystämään työkappaleen pinnan. Pulssi kestää mikrosekunteja. Kun se kytketään pois päältä, kanava romahtaa, sula allas räjähtää ja heittää suurimman osan materiaalistaan ​​nesteeseen, ja dielektri kuljettaa roskat pois.

Sitten se tapahtuu taas. Generaattorista riippuen kone voi tuottaa muutamasta tuhannesta useisiin satoihin tuhansiin purkauksia sekunnissa, joista jokainen muodostaa muutaman mikronin syvän kraatterin. Servojärjestelmä syöttää elektrodia eteenpäin pitääkseen raon vakiona: liian lähellä ja purkaus muuttuu vahingolliseksi kaareksi, liian pitkälle eikä kipinää muodostu ollenkaan.

Yksi yksityiskohta saa ihmiset kiinni. Upotuskoneessa elektrodi on muotoiltu kupari- tai grafiittikappale; lankakoneessa se on liikkuva messinkilanka. Fysiikka on jaettu, työkalut ja sovellukset eivät, ja ero kannattaa selvittää ennen koneen määrittelyä. Vertailu sinker EDM vs lanka EDM kattaa, missä kukin ansaitsee säilytyksensä.

Järjestelmät, jotka pitävät purkauksen vakaana

Jokainen EDM-kone manuaalisesta ZNC:stä täysin ohjelmoitavaan upottimeen on koottu samoista rakennuspalikoista. Jos yksi heistä on parempi, muut eivät voi kompensoida sitä.

Yksi purkujakso, askel askeleelta

Yhden pulssin seuraaminen helpottaa ohjausnäytön käyttäytymisen lukemista.

1. Servo siirtää elektrodia eteenpäin, kunnes rako on suunnilleen hiuksen leveys.
2. Generaattori nostaa jännitettä raon yli; dielektri pitää sen takaisin hajoamiseen asti.
3. Plasmakanava muodostuu ja virta nousee mikrosekunneissa ohjelmoituun huippuarvoon.
4. Kanavan alla oleva pinta sulaa ja osittain höyrystyy jättäen jäljelle kraatterin.
5. Pulssi päättyy, kanava romahtaa ja kraatteri räjähtää, jolloin sulaa metallia nesteeseen tulee.
6. Huuhtelu kuljettaa roskat ulos ja tuoretta dielektristä virtaa sisään.
7. Vaiheet kahdesta kuuteen toistuvat tuhansia kertoja sekunnissa, kun CNC kiertää elektrodia ja lakaisee ontelon pois.

Kovuudella ei ole merkitystä, johtavuudella ei ole merkitystä

Ilman leikkausvoimaa EDM koneistaa 62 HRC:n terästä, kovametallia ja Inconelia samalla elektrodilla ja samalla kiinnikkeellä. Ei työkalun taipumista, ei työkarkaisua, ei tärinää, eivätkä ohuet rivat taipu pois leikkauksesta. Yksi kova vaatimus on, että työkappale johtaa sähköä.

Elektrodimateriaali noudattaa päinvastaista logiikkaa. Kupari säilyttää hienot yksityiskohdat ja kuluu hitaasti pienillä virroilla, minkä vuoksi se hallitsee yksityiskohtaisten onteloiden viimeistelyä. Grafiitti poistaa enemmän materiaalia minuutissa suurella virralla ja on paljon helpompi työstää suuriin, monimutkaisiin muotoihin, mutta se jättää karkeamman pinnan ja kuluu nopeammin terävistä reunoista, jotka määrittävät ontelon.

Kulmakulutus on yksityiskohta, joka hiljaa maksaa rahaa. Elektrodin kulmat kuluvat useita kertoja nopeammin kuin sen litteät pinnat, joten ontelo, joka mittaa oikein ensimmäisellä läpikäynnillä, ajautuu toleranssin ulkopuolelle elektrodin pyöristyessä. Tästä syystä elektrodit leikataan alikokoisiksi kipinävälin ja kulumisvaran huomioon ottamiseksi, ja siksi toinen viimeistelyelektrodi on usein halvempi kuin romutettu muotti.

Karkeasta peiliin: Kuinka jokainen läpimeno muuttaa maalia

Yhtään onteloa ei työstetä yhdellä kertaa. Ensimmäinen elektrodi tekee raskaan poiston suurella virralla ja pitkillä purkauksilla jättäen mattapintaisen, kuoppaisen pinnan. Myöhemmissä läpikäynneissä käytetään samaa elektrodia asteittain pienemmällä virralla ja lyhyemmällä päälläoloajalla, joten jokainen kipinä muodostaa edellisen päälle matalamman kraatterin ja karheus laskee askel askeleelta.

Siitä seuraa kaksi seurausta. Ensinnäkin poistonopeus romahtaa viimeistelyn parantuessa, joten suuren ontelon peilipinta kestää tunteja minuuttien sijaan ja hinnoitellaan vastaavasti. Toiseksi viimeisillä läpimenoilla on poistettava niitä edeltävien kulkupalojen jättämä vaurioitunut kerros: uudelleenvalettu tai valkoinen kerros on tyypillisesti muutamasta mikrometristä muutamaan kymmeneen mikrometriin paksu, ja kiillotettavassa muotissa sen täytyy irrota sen sijaan, että sitä työnnetään ympäriinsä.

Useimmissa työkaluhuoneissa käytetty sarja on kolmesta viiteen ajoa alenevalla virralla, mikä päättyy yhden asteen hienompaan kuin piirustus vaatii, jos onkalo kiillotetaan käsin jälkeenpäin.

Missä EDM voittaa ja missä häviää

EDM on hidas massapoistossa ja lyömätön yksityiskohdissa. Prosessin valinta koostuu yleensä lyhyestä kriteeriluettelosta.

Useimpien työkaluhuoneiden noudattama sääntö on yksinkertainen: jyrsitään kaikki, mitä jyrsinterillä on käsillä, ja poltetaan sitten jäljellä oleva, kulmat, syvät rivat, terävät sisäreunat ja kaikki karkaistun teräksen piirteet.

ZNC, PNC ja CNC: Mitä ohjaustaso ostaa

EDM-koneiden välinen hintaero piilee ohjausjärjestelmässä, ei säiliössä. ZNC-koneessa on servo-ohjaus vain Z-akselilla: X ja Y sijoitetaan käsin ja jokainen syöttö on yksinkertainen alassyöttö sisäänvedolla. Se on halpa, vankka ja silti oikea ratkaisu yksiontelotöihin muotoillulla elektrodilla.

PNC-kone lisää ohjelmoitavat Z-akselin työkierrot, monivaiheiset sisäänvedot ja tallennetut syvyydet, mikä lyhentää asennusta ja parantaa huuhtelua syvemmällä työskentelyssä. Täysi CNC lisää servo-ohjauksen X:lle, Y:lle ja usein C:lle, joten elektrodi voi kiertää, pyyhkäistä ja kiertyä. Sama elektrodi leikkaa eri kokoja muuttamalla kiertoradan sädettä, huuhtelu voidaan asettaa uudelleen automaattisesti ja useat ontelot kulkevat ilman valvontaa.

Koko alueella nämä kolme ohjaustasoa jaettuna työpöydän koon ja elektroniikan mukaan uppoavat EDM-koneet on ryhmitelty täsmälleen samoilla linjoilla.

Kompakti esimerkki täysin ohjelmoitavasta päästä on CNC-450, pienipöytäkone, joka edelleen kuljettaa kierto- ja monivaiheviimeistelyä, joka yleensä riittää terätöihin ja pieniin moniontelomuotteihin.

CNC 450 EDM-upotuskone Kompakti CNC-ohjattu uppo-EDM lisävarusteena saatavalla Panasonic-servo-sähkölaatikolla, joka on tarkoitettu asennustöihin ja pieniin moniontelomuotteihin. Näytä tuote →

Kone sovittaminen työhön, ei toisinpäin

Kolme numeroa ratkaisee, sopiiko tarjottu työ todella: työpöydän kulku, työsäiliön mitat ja elektrodin enimmäispaino. Travel asettaa suurimman ontelon, jonka voit sijoittaa, säiliö asettaa suurimman työkappaleen, jonka voit upottaa, ja elektrodin paino määrittää, kuinka raskaan grafiittiaihion pää voi kantaa menettämättä välin hallintaa.

Karkeavirta on toinen ansa. Suuri generaattori pienessä koneessa ei ole etu. Raskas rouhinta isolla elektrodilla tarvitsee huuhtelumäärää, jota pieni säiliö ei pysty toimittamaan, joten kone päätyy käymään selvästi nimellisvirtansa alapuolella valokaaren välttämiseksi, mikä tarkoittaa, että maksoit kyvystä, jota et voi käyttää.

Käytännössä keskikokoinen kone kattaa useimmat muottilevytyöt: esimerkiksi CNC-650 yhdistää suuremman pöydän ja säiliön niihin sopivan generaattorin kanssa, mikä on kokoonpano, joka pitää rouhintavirran, huuhtelun ja servovasteen tasapainossa.

CNC 650 EDM-upotuskone Keskikokoinen upotettava CNC-EDM, jossa valinnainen Panasonic-servo-sähkölaatikko, joka tasapainottaa rouhintavirtaa, huuhtelua ja servovastetta muottilevytöihin. Näytä tuote →

Syvät ontelot ja suuret muotit: todellinen raja

Syvät ontelot paljastavat EDM:n todellisen rajan, joka on roskien evakuointi. Syvyyden kasvaessa huuhtelualue kutistuu suhteessa raon tilavuuteen, hiilihiukkaset jäävät loukkuun ja purkaus muuttuu epävakaaksi riippumatta siitä, miten generaattori on asetettu. Huuhtelu elektrodin läpi, elektrodin säännöllinen sisäänveto ja koneen teoriassa mahdollistavan pienemmän virran käyttö ovat vakiovastatoimia.

Suurissa töissä, kuten muottipohjat, muottilohkot ja syvät rivat, käytännön katon määrää Z-liike, säiliön koko ja koneen jäykkyys huippuvirran sijaan, joten tämän luokan koneet määritellään rakenteen ja huuhtelulogistiikan mukaan. Malli, kuten CNC-1260, jossa on huomattavasti suurempi pöytä ja säiliö, on olemassa juuri tähän työluokkaan.

CNC 1260 EDM-upotuskone Suuri CNC-upottava EDM muottipohjalle, muottilohkoille ja syville rivoille, joissa Z-liike, säiliön koko ja jäykkyys määrittelevät toimivan katon. Näytä tuote →

EDM-koneistus: Usein kysyttyjä kysymyksiä