7 ключевых сценариев, когда ЭРО превосходит традиционную фрезеровку с ЧПУ

Электроэрозионная обработка (ЭРО), иногда называемая «искровой обработкой», — один из самых полезных и уникальных инструментов в арсенале фрезеровщика. Вместо использования острого режущего инструмента процесс использует искры для резки материала, открывая новые производственные возможности.

Но не всегда легко определить, когда следует использовать ЭРО. Фактически, некоторые инженеры могут быть настолько привыкли к традиционной фрезеровке с ЧПУ, что даже не рассматривают возможность использования ЭРО для своих деталей или прототипов — даже когда ЭРО может массивно улучшить качество конечного продукта или снизить общую стоимость проекта.

Эта статья пытается дать быстрое введение в ЭРО, обсуждая семь конкретных ситуаций, в которых электроэрозионная обработка может быть предпочтительнее традиционной обработки.

Что такое ЭРО?

ЭРО — это производственный и прототипирующий процесс для металлических деталей. Станок ЭРО похож по конструкции на станок с ЧПУ, с важным отличием: ЭРО использует электрические разряды (искры) для резки металлического материала вместо острого режущего инструмента.

Так как вы контролируете искру, чтобы она резала металл? В процессе ЭРО мягкий металл или графитовый инструмент выступает одним из двух электродов, в то время как проводимая металлическая заготовка выступает другим. Станок подает напряжение, пока и инструмент, и заготовка погружены в диэлектрическую жидкость. Эта установка вызывает диэлектрическое пробой жидкости, создавая электрическую дугу, достаточно мощную для удаления материала с заготовки. Осколки затем смываются заменой диэлектрической жидкости.

Существует два основных типа электроэрозионной обработки:

ЭРО с погружающимся электродом (Sinker EDM) использует металлическую матрицу в качестве электрода и полезна для создания сложных форм, так как матрица предварительно формируется в определенную форму.

Проволочная ЭРО (Wire EDM) использует натянутую проволоку и полезна для резки толстых пластин и особенно твердых металлов.

Преимущества ЭРО перед традиционной обработкой включают:

• Способность проникать в очень твердые металлы
• Способность обрабатывать сложные формы
• Снижение искажений на мелких элементах

Оно не подходит для всех работ. Помимо непригодности для пластиков, ЭРО намного медленнее традиционной обработки, делая ЧПУ лучше в большинстве ситуаций.

Вот семь конкретных инженерных ситуаций, в которых ЭРО может дать лучшие результаты, чем традиционный станок с ЧПУ:

1. Когда нужны острые внутренние углы

ЭРО, особенно проволочная ЭРО, проявляет себя при обработке острых внутренних углов, при условии выбора правильного типа проволоки, натяжения и условий подачи.

При использовании традиционного станка с ЧПУ острый или квадратный внутренний угол трудно достичь, так как режущие инструменты обычно круглые и поэтому оставляют скругленные (радиусные) углы в заготовке. Существуют обходные пути для этой проблемы, такие как квадратные концевые фрезы и односторонние подрезы, но фрезеровщики часто принимают необходимость скругленных внутренних углов.

Хотя проволока, используемая в проволочной ЭРО, тоже круглая, она намного тоньше инструмента ЧПУ, поэтому может создавать практически квадратные внутренние углы. Используя проволочную ЭРО, радиус угла можно снизить до 0,005 дюйма.

2. Когда требуются очень глубокие резы

При использовании традиционного станка с ЧПУ фрезеровка глубоких резов и полостей требует длинного режущего инструмента. Однако инструменты с высоким отношением длины к диаметру могут вызывать вибрацию — чрезмерную вибрацию инструмента — и приводить к плохокачественной обработке.

ЭРО предлагает решение для очень глубоких резов, так как оно не подвержено вибрации. В большинстве случаев ЭРО может комфортно делать отверстия с отношением длины к диаметру до 20:1, но это отношение может быть таким экстремальным как 100:1 в определенных ситуациях.

3. Когда материал заготовки очень твердый

Одним из основных применений ЭРО является обработка изделий вроде матриц, форм и даже самих режущих инструментов станков. Эти изделия часто делаются из исключительно твердых материалов вроде закаленной стали или карбида вольфрама, которые очень трудно проникнуть режущим инструментом.

Преимущество ЭРО в том, что твердость этих металлов не сильно влияет на способность станка соблюдать тесные допуски.

Другие металлы, которые можно резать ЭРО, включают Хастеллой (сплав никеля-молибдена), титан и сплавы Иконель.

4. Когда детали требуют зеркальную отделку

ЭРО обычно производит детали с шероховатостью поверхности, состоящей из кратеров или ямок. Однако, тесно контролируя определенные параметры, процесс может произвести исключительную зеркальную шероховатость поверхности без необходимости полировки.

Важно, ЭРО не производит направленную поверхность с «направлением» как традиционная обработка.

И обработкой ЭРО очень медленно с низкой мощностью можно кардинально уменьшить размер кратеров или ямок. В конечном счете возможно создать очень гладкую шероховатость поверхности около 5 RMS (4 микродюйма Ra).

Другой способ создать зеркальную отделку — ввести мелкий абразивный порошок в диэлектрическую жидкость, что производит эффект, похожий на пескоструйную обработку, но пока обработка происходит, а не после.

5. При круглосуточном производстве

Хотя это больше забота производителя, чем инженера, ЭРО предлагает важные возможности для автоматизации и беспилотного или «бесфонарного» производства.

Поскольку ЭРО более предсказуемо, чем традиционная обработка, и менее подвержено ошибкам прерываний, можно автоматизировать станок ЭРО и оставить его работать круглосуточно с минимальным надзором.

Если производитель может автоматизировать загрузку и разгрузку заготовок (и электродов), он может создать высокоэффективный и автоматизированный производственный рабочий процесс.

6. При изготовлении формы

ЭРО иногда предпочтительнее фрезеровки с ЧПУ при формообразовании, جزئно из-за своей способности точно резать твердые металлы вроде инструментальной стали. Иногда сначала используется фрезерный станок с ЧПУ или ЭРО с погружающимся электродом, а затем проволочная ЭРО используется для деталей или самых глубоких резов.

Многие компании по литью под давлением используют комбинацию фрезеровки с ЧПУ и ЭРО, выбирая между ними в зависимости от работы.

7. Когда требуются тесные допуски

Точная обработка облегчается с использованием ЭРО, так как оно может достигать очень тесных допусков. Важно, заготовка вряд ли пострадает от деформации от ЭРО, так как нет физического контакта.

С несколькими проходами ЭРО может достигать допусков тесных как +/- 0,0002 дюйма. Однако скорости резки нужно снизить значительно для обеспечения наивысшего уровня точности.

3ERP — специалист по прототипированию с многолетним опытом использования электроэрозионной обработки и других процессов. Запросите бесплатную котировку для вашего следующего проекта.