Что такое Wire EDM и как это работает?

Когда люди думают о механической обработке, токарные и фрезерные станки могут быть первым, что они представляют. Тем не менее, существует множество других процессов обработки, которые могут даже лучше подходить для определенных применений. Одним из таких методов является электроэрозионная обработка (EDM).

В этой статье более подробно рассматриваются функции и возможности одного конкретного типа электроэрозионной обработки — проволочной электроэрозионной обработки.

Что такое проволочная электроэрозионная обработка?

Проволочная электроэрозионная обработка — это тип электроэрозионной обработки, в котором используется проволока, непрерывно проходящая через заготовку, для резки сложных форм с жесткими допусками и минимальным пропилом. Этот процесс особенно полезен для точной резки токопроводящих материалов, как твердых, так и толстых, при этом некоторые машины могут резать материалы толщиной более 300 мм.

Различные разновидности EDM используют одни и те же основные принципы работы, которые мы обсуждали в предыдущей статье. По сути, электрод и диэлектрическая жидкость работают вместе, чтобы с помощью электричества разрушать микроскопические кусочки проводящей заготовки. Хотя каждый электрический разряд или искра может удалить лишь небольшое количество материала, этот процесс происходит сотни тысяч раз в секунду.

В проволочной электроэрозионной обработке невероятно тонкая проволока действует как катод, а токопроводящая заготовка — как анод. Проволока проходит между двумя направляющими, способными двигаться независимо друг от друга, создавая уникальные формы. Однако это накладывает некоторые ограничения на возможности процесса, поскольку проволока обычно должна проходить через всю заготовку.

Как и в других типах EDM, катод и анод обычно не имеют физического контакта. Вместо этого большая разница в электрическом потенциале (напряжении) между проволокой и заготовкой вызывает ионизацию диэлектрической жидкости, делая ее электропроводной.

Проще говоря, результатом является искра, которая плавится или испаряется и отделяет крошечные кусочки как проволочного электрода, так и заготовки, называемые чипами электроэрозионной обработки. Эти микроскопические чипы EDM затем вымываются и фильтруются при циркуляции диэлектрической жидкости.

Как работает проволочный электроэрозионный станок?

Пример «Wire EDM» от LaurensvanLieshout
Общественное достояние, через Wikimedia Commons

Поскольку проволочный электрод повреждается во время искрообразования, его необходимо постоянно подавать через заготовку и пополнять. Точно так же диэлектрическая жидкость, обычно деионизированная вода в электроэрозионном станке, циркулирует, фильтруется и деионизируется, чтобы предотвратить неравномерное искрение.

Проволочная система и диэлектрическая жидкость составляют два основных компонента проволочной электроэрозионной обработки, которые должны работать синхронно, чтобы обеспечить эффективную и точную резку и высококачественную обработку поверхности.

Проводная система

Проволока в проволочном электроэрозионном станке обычно изготавливается из латуни или меди, иногда с цинковым покрытием для улучшения стабильности и эффективности. Проволока очень тонкая, обычно 0,3 мм в диаметре или меньше, поэтому постоянное эрозионное повреждение от искрения быстро изнашивается. Таким образом, свежая проволока должна постоянно подаваться через заготовку с помощью катушек, удерживающих несколько километров проволоки. Поврежденный провод затем перерабатывается в конце процесса.

Жидкий диэлектрик

Деионизированная вода выполняет три основные функции в проволочном электроэрозионном станке:

1. Предоставление среды, помогающей контролировать мощные искры,
2. Смывание электроэрозионной стружки с заготовки и проволоки и
3. Охлаждение заготовки для предотвращения чрезмерных тепловых нагрузок.

При правильной работе деионизированная вода должна действовать как изолятор между проволочным электродом и заготовкой до тех пор, пока между ними не будет достаточно высокой разницы в электрическом заряде. Это позволяет создать своего рода контролируемый хаос, поскольку искры в разных точках будут иметь одинаковую «силу», создавая плавный ровный разрез в непосредственной близости от провода. Чрезмерное количество загрязняющих веществ может ослабить изоляционные свойства воды, что приведет к более неустойчивому и непостоянному искрообразованию.

По этой же причине необходимо постоянно смывать диэлектрическую жидкость, чтобы предотвратить накопление частиц EDM и ионов в воде. Чтобы это произошло эффективно, заготовка должна быть погружена в воду и иметь постоянный поток деионизированной воды непосредственно через зону резки.

Текущая жидкость также отводит тепло из области реза, чтобы предотвратить перегрев, который может вызвать термическое напряжение в заготовке. Особенно в очень толстых материалах необходимо тщательно контролировать поток жидкости, чтобы управлять зоной термического влияния (ЗТВ) в заготовке. Чрезмерное термическое напряжение может привести к микротрещинам и изменению свойств материала вблизи поверхности разреза.

Проводной электроэрозионный станок:преимущества и ограничения

Чтобы лучше понять, как работает этот производственный процесс, стоит сделать обзор его основных сильных и слабых сторон.

Основные преимущества использования проволочной электроэрозионной обработки заключаются в следующем:

• Один из предпочтительных методов резки очень твердых материалов, особенно когда угол резки не перпендикулярен рабочей поверхности.
• Возможность достижения очень жестких допусков (в пределах ±0,012 мм) с минимальным пропилом и отсутствием конусности по всему разрезу.
• Подходит как для очень тонких, так и для очень толстых материалов без существенного влияния на качество резки или деформации деталей.
• Отлично подходит для получения очень качественной обработки поверхности, особенно после использования шлифовальных проходов для сглаживания быстрой начальной черновой обработки.
• Полностью процесс с ЧПУ, то есть операторы обычно нужны только для загрузки и выгрузки расходных материалов и деталей. Поэтому этот процесс может быть трудоемким.

Основные ограничения и недостатки проволочной электроэрозионной обработки заключаются в том, что она:

• Совместимо только с токопроводящими материалами.
• Обычно не эффективен для использования с разнородными материалами, такими как полимеры, армированные углеродным волокном, и нечистыми материалами, такими как дешевая инструментальная сталь с большими включениями.
• Иногда это занимает больше времени, чем другие подходящие процессы, в зависимости от условий.
• Невозможно сверлить отверстия, которые, возможно, придется запускать с помощью другого процесса, такого как пробивка отверстий EDM, если это требуется по проекту.
• Потенциально дороже, чем такие альтернативы, как гидроабразивная резка, особенно когда речь идет о расходных материалах.

Еще одно соображение может заключаться в том, что проволочная электроэрозионная обработка может создавать термические напряжения в заготовке, изменяя свойства материала или вызывая микротрещины. Однако, с другой стороны, он не передает на заготовку никаких механических сил резания.

Подходит ли вам Wire EDM?

Если потенциальные ограничения, перечисленные выше, не относятся к вашему проекту, проволочная электроэрозионная обработка оказывается исключительным методом резки твердых материалов большой толщины. Этот процесс является синонимом точности, правильности, согласованности и высокого качества.

Это означает, что проволочная электроэрозионная обработка регулярно применяется для деталей со сложной геометрией и жесткими допусками, особенно при использовании современных материалов. Хрупкие компоненты медицинских устройств, прецизионные аэрокосмические детали и инструменты из особо твердых материалов, таких как титан, отлично подходят для этого производственного процесса.

Если вы хотите узнать, как проволочная электроэрозионная обработка может производить ваши детали точной резки, посетите нашу страницу услуг проволочной электроэрозионной обработки, чтобы узнать, что предлагает Gensun.