Что такое электроэрозионная обработка (EDM)?

Электроэрозионная обработка (ЭЭО) — это метод формообразования деталей путём удаления металла посредством эрозии. Эта эрозия возникает из-за чрезвычайно высокой температуры, мгновенно возникающей при импульсном разряде между электродом-инструментом и электродом-заготовкой.

На схеме показан принцип работы электроэрозионной установки. Два полюса генератора импульсов подключены к электроду-инструменту и заготовке соответственно. При сближении полюсов в рабочей жидкости напряжение в зазоре пробивает жидкость, создавая искровой разряд. Этот разряд мгновенно генерирует огромное количество тепла в канале разряда, достигая очень высоких температур (более 10 000 °C). Этот интенсивный нагрев вызывает плавление или даже испарение мельчайших участков поверхности детали и инструмента, что приводит к эрозии, оставляющей крошечный кратер.

Поскольку этот процесс разряда повторяется многократно, поверхность детали покрывается бесчисленным множеством мельчайших кратеров. Электрод непрерывно подается сверху вниз, и контур электрода-инструмента фактически копируется на заготовку, завершая обработку детали.

Компоненты электроэрозионного станка

Электроэрозионный станок состоит из импульсного источника питания, системы автоматического регулирования подачи, корпуса станка (основной конструкции), системы циркуляции и фильтрации рабочей жидкости.

Импульсный источник питания

Роль импульсного источника питания заключается в преобразовании стандартного переменного тока частотой 50 Гц в высокочастотную импульсную мощность. Эта мощность подается на электрод-инструмент и заготовку, чтобы обеспечить необходимую энергию для электрического разряда. Генератор импульсов, показанный на схеме, является генератором фундаментального типа, состоящим из резистора (R) и конденсатора (C). Источник питания постоянного тока (E) заряжает конденсатор (C) через резистор (R). По мере увеличения напряжения на конденсаторе оно достигает определенного предела, при котором зазор между электродом-инструментом (катодом) и заготовкой (анодом) пробивает, что приводит к искровому разряду. Во время искры конденсатор высвобождает накопленную энергию, напряжение между электродами внезапно падает, и рабочая жидкость восстанавливает свои изолирующие свойства. Затем источник питания немедленно начинает перезаряжать конденсатор. Этот цикл непрерывно повторяется, генерируя от тысяч до десятков импульсных разрядов в секунду.

Электроэрозионная обработка должна производиться импульсным разрядом. В промежутке между импульсами жидкая среда между электродами должна успеть восстановить своё изолирующее состояние. Это необходимо для того, чтобы следующий импульс пробил зазор и разрядил в другой, относительно близкой точке, предотвращая непрерывный разряд в одной и той же точке, что привело бы к образованию устойчивой электрической дуги. Стабильная электрическая дуга длится слишком долго, создаёт более глубокий расплавленный слой и приводит только к сварке или резке, что делает невозможным достижение необходимой точности и чистоты поверхности при размерной обработке.

В процессе электроэрозионной обработки (ЭЭ) эрозии подвергаются как заготовка, так и электрод-инструмент. Однако скорость эрозии анода (подключенного к положительному полюсу) и катода (подключенного к отрицательному полюсу) различна. Это явление называется «полюсным эффектом». Чтобы снизить износ электрода-инструмента, повысить точность обработки и эффективность производства, всегда желательно максимизировать полюсный эффект: деталь должна эродировать как можно быстрее, а инструмент — как можно медленнее. Поэтому для ЭЭ необходимо использовать импульсный источник питания постоянного тока. При использовании импульсного источника питания переменного тока полярность заготовки и инструмента постоянно менялась бы, сводя к нулю суммарный полюсный эффект. Полюсный эффект обычно связан с такими факторами, как ширина импульса, материал электрода и энергия отдельного импульса, которые в совокупности определяют оптимальный выбор полярности для данной работы.

Автоматическая система управления подачей

Система автоматического управления подачей регулирует скорость подачи электрода-инструмента для поддержания необходимого разрядного зазора между инструментом и заготовкой, гарантируя правильность процесса импульсного разряда.

Корпус машины

Корпус станка — это механическое устройство, используемое для зажима, фиксации и перемещения электрода-инструмента и заготовки.

Система циркуляции и фильтрации рабочей жидкости

Система циркуляции и фильтрации рабочей жидкости подаёт чистую рабочую жидкость под давлением через зазор между электродом-инструментом и заготовкой. Это быстро смывает эродированные частицы и фильтрует жидкость для её повторного использования. В настоящее время наиболее распространённой рабочей жидкостью является керосин или машинное масло.

Электроэрозионные станки доступны в различных модификациях. В зависимости от метода обработки их можно разделить на два основных типа:

1. Электроэрозионная обработка с погружением инструмента (Die Sinking EDM): Этот станок использует специально сформированный электрод для обработки соответствующих элементов детали. Электроэрозионная обработка с погружением инструмента — это производственный процесс, использующий электроэрозионное воздействие импульсных разрядов между электродом инструмента и заготовкой в ​​определенной диэлектрической среде. Электрод инструмента обычно представляет собой фигурный электрод из электролитической меди или графита, который может быть изготовлен в любой желаемой геометрии. Полученная в результате обработки форма на заготовке представляет собой соответствующую отрицательную полость.
2. Электроэрозионная обработка проволокой (Wire-Cut EDM): Этот станок использует проволочный электрод для обработки двухмерных профилей детали. Электроэрозионная обработка проволокой, или WEDM, работает на основе принципа непрерывного движения тонкой металлической проволоки (проволочного электрода) для удаления металла и придания формы заготовке посредством импульсных искровых разрядов.
3. Этот процесс обычно подразделяется на низкоскоростную и высокоскоростную электроэрозионную обработку проволокой. Как правило, для обработки деталей с сквозными отверстиями, таких как штампованные детали или полости штампов, используются проволочные электроды диаметром от 0.1 до 0.3 мм.

Электроэрозионная вырезка вырезает деталь с помощью электрической эрозии, создаваемой импульсным разрядом между непрерывно движущейся металлической проволокой (электродом-инструментом) и заготовкой. Электродная проволока, используемая для вырезания, очень тонкая (обычно диаметром от 0.04 до 0.25 мм) и изготавливается из молибдена, вольфрама или меди. Этот процесс обеспечивает высокую точность обработки с допуском до ±0.005 мм и шероховатостью поверхности (Ra) от 3.2 до 1.6 мкм. Этот процесс позволяет обрабатывать точные, узкие и сложные полости и используется в производстве пресс-форм и формовочного инструмента.

На схеме показан электроэрозионный станок Wire EDM. Катушка с проволокой вращается попеременно, подавая проволоку. Импульсный источник питания обеспечивает энергию обработки, вызывая разряды между непрерывно движущейся проволокой и заготовкой. Рабочий стол ЧПУ, удерживающий заготовку, может независимо перемещаться по осям координат X и Y, которые комбинируются для создания различных траекторий движения и придания детали желаемой формы.

По сравнению с прошивной электроэрозионной обработкой, проволочная электроэрозионная обработка не требует специального электрода. Более того, металлическая проволока, служащая электродом, постоянно движется во время обработки, что практически исключает износ. При обработке одной и той же детали общий объём снимаемого материала проволочной электроэрозионной обработкой меньше, чем при стандартной прошивной электроэрозионной обработке, что обеспечивает значительно более высокую производительность при меньшей мощности станка.

Особенности и применение электроэрозионной обработки

Электроэрозионная обработка подходит для обработки металлических материалов, обладающих хорошей электропроводностью, независимо от их прочности, твёрдости, вязкости и температуры плавления. Это делает её эффективным методом обработки материалов, трудно поддающихся обработке традиционными методами, таких как жаропрочная сталь, закалённая сталь и твёрдый сплав.

Поскольку в процессе обработки отсутствует прямой контакт инструмента с заготовкой, силы резания отсутствуют. Это означает, что электрод-инструмент может быть изготовлен из более мягких материалов, таких как чистая медь или графит. Это также позволяет обрабатывать тонкостенные детали, небольшие отверстия и узкие пазы, не беспокоясь о том, что жёсткость инструмента или заготовки окажется слишком низкой для данной операции. Кроме того, его можно использовать для одноэтапной обработки различных сложных полостей и трёхмерных криволинейных поверхностей, не беспокоясь о том, что большая зона обработки приведёт к чрезмерным силам резания.

В услуги электроэрозионной обработкиНабор регулируемых электрических параметров, таких как напряжение, ток, частота и длительность импульса, называется спецификацией обработки. Эти спецификации подразделяются на два типа: черновая и чистовая обработка, в зависимости от различных требований обработки. Выбор спецификации обработки тесно связан с требуемой точностью размеров и шероховатостью поверхности детали. Как правило, погрешность размеров при сверлении отверстий с использованием спецификации чистовой обработки может составлять всего 0.05 мм, а при обработке полостей — около 0.1 мм, при этом значение шероховатости поверхности (Ra) варьируется от 3.2 мкм до 0.8 мкм. Электроэрозионная обработка имеет очень широкий спектр применения, включая:

• Обработка различных типов отверстий, таких как отверстия для пробивных штампов, волочильных штампов и фильер.
• Обработка трехмерных криволинейных полостей, таких как полости в ковочных штампах, формах для литья под давлением и пластиковых формах.
• Выполнение резки, секционирования, поверхностного упрочнения, гравировки и маркировки табличек и бирок.

О нас Getzshape

Есть дизайн, который вы с нетерпением ждете, чтобы воплотить в реальность? GetzshapeМы упрощаем быстрое прототипирование. Просто загрузите свои 3D-проекты и/или 2D-чертежи, и в течение 24 часов вы получите быстрое предложение на изготовление индивидуальных деталей, таких как штифты. Наша опытная команда поможет вам выбрать оптимальные материалы и производственные процессы для вашего проекта. Свяжитесь с нами сегодня, и мы воплотим ваши смелые идеи в жизнь!