Электроэрозионная обработка (ЭЭО): революционная техника за пределами ЧПУ

Многие современные лопатки турбин, стенты и детали для оптической полировки изготавливаются с использованием процессов ЭЭО. Вот что нужно знать об «искровой» обработке материалов из их исходной формы.

Это электрично. Это увлекательно. И это оказывает реальное влияние в производстве. Zion Market Research оценивает индустрию электроэрозионной обработки примерно в $4,6 млрд в 2017 году — и ожидает рост до почти $8 млрд к 2024 году.

Растущее число цехов ЧПУ-точения и фрезеровки используют ЭЭО для создания особенностей деталей, которые иначе невозможно обработать. Эти компоненты в основном находятся в авиакосмической и медицинской отраслях. Современная автомобильная промышленность в основном не использует ЭЭО, за исключением некоторых инструментальных применений.

ЭЭО означает принятие новых практик обработки. Это не «традиционное» ЧПУ-оборудование. Есть графитовые и медные электроды для понимания и управления, необходимость правильного закрепления детали и специализированного ПО.

Ничего из этого не является особенно сложным, но, как и любая новая технология, она требует некоторых первоначальных вложений и открытого ума. Хорошая новость для цехов-субподрядчиков: ЭЭО открывает двери, которые иначе могли бы остаться закрытыми.

Что такое электроэрозионная обработка и как она работает?

Электроэрозионная обработка использует электрическую энергию для «эрозии» материала заготовки. Она генерирует серию высокочастотных искр между электрически проводящей заготовкой и электродом из меди, латуни, графита или вольфрама, и сплавов из каждого из них.

По мере того как искра перескакивает от электрода к заготовке, она уносит микроскопические частицы материала, которые затем смываются диэлектрической жидкостью. Жидкость обычно представляет собой деионизированную воду или специализированное непроводящее масло. Возможны исключительно тонкие шероховатости, а также точность, лучше измеряемая в микронах.

Существует три различных типа ЭЭО: Проволочная ЭЭО (Wire EDM), также называемая «WEDM», ЭЭО для сверления отверстий, и обычная, или «погружающая», ЭЭО (Sinker EDM). Все они опираются на один принцип высокоэнергетической эрозии и все доступны до с пяти осей движения — но можно получить больше осей с вращательным приспособлением.

Все три способны обрабатывать всё от алюминия до твердых сплавов, при условии, что материал проводящий. Одно ключевое различие — электрод, который можно рассматривать как режущий инструмент.

Что такое проволочная ЭЭО (Wire EDM)?

WEDM использует катушку медной или латунной проволоки, которая непрерывно подается через заготовку. Представьте это как высокоточную ленточную пилу.

Типичные диаметры проволоки варьируются от 0,1 мм до 0,3 мм (от .004 до .012 дюйма), хотя доступны проволоки до 0,015 мм (.0006 дюйма). WEDM широко используется в инструменте и матрицах, и для резки узких пазов и аналогичных сложных особенностей в медицинских компонентах.

Для глубокого погружения смотрите это видео. Источник: ReliableEDM

Что такое электроэрозионное сверление отверстий?

Электроэрозионное сверление отверстий, или «hole poppers», опирается на трубчатый электрод с диэлектрической жидкостью, текущей через его центр и обратно, подобно сверлу с внутренним охлаждением.

Как указывает Эван Сайверсон, менеджер по аддитивным технологиям и HSM в Sodick Inc., электроэрозионные сверла — основной метод производства диффузорных отверстий в лопатках и лопатках реактивных двигателей.

Для глубокого погружения смотрите это видео. Источник: EDM Precision

Что такое погружающая ЭЭО (Sinker EDM)?

Электроды, используемые с погружающей ЭЭО (обычно графит или медь), часто обрабатываются в зеркальном или обратном изображении формы заготовки, хотя также используются круглые, квадратные и другие формы. Как и с электроэрозионным сверлением, электрод можно заставить вращаться, орбитировать или погружаться в заготовку и выходить из неё, увеличивая скорость удаления металла и генерируя различные уникальные геометрии.

Какой бы технологии ни использовалось, эксперты вроде Эрика Остини, менеджера по продуктам ЭЭО в GF Machining Solutions, и его коллеги быстро указывают на три самые важные вещи в ЭЭО: промывка, промывка и промывка. Потому что без эффективной промывки происходит короткое замыкание, за которым следуют снижение производительности, плохое качество детали и возможный ущерб электроду.

Для глубокого погружения смотрите это видео. Источник: Tooling U-SME

Когда нужна ЭЭО?

Где вы можете использовать ЭЭО в своем цехе? Брайан Пфлугер, менеджер по линейке продуктов ЭЭО в Makino Inc., говорит, что по мере того как материалы заготовок становятся труднее для обработки обычными средствами, процесс ЭЭО становится более привлекательным и продуктивным. Примеры включают увеличение соотношения длины к диаметру и везде, где нужны чрезвычайно маленькие режущие инструменты.

ЭЭО предлагает некоторые преимущества над фрезеровкой и точением. Поскольку ЭЭО — бесконтактный процесс, можно обрабатывать чрезвычайно малые, тонкостенные, сотовые или высокие заготовки без беспокойства о деформации.

В ЭЭО нет заусенцев. Острые внутренние углы с радиусами до 0,001 дюйма (0,025 мм) возможны. Дорогие материалы, такие как золото или платина, могут обрабатываться практически без потерь материала в виде стружки. И удержание пары «десятков» (0,0001 дюйма) — легкая прогулка для ЭЭО, даже в злых, высоконикелевых сплавах, таких как Rene 41 и L-605, где мало нужно беспокоиться о быстром износе инструмента.

Авиакосмические производители используют ЭЭО для производства формованных отверстий в лопатках турбин. Медицинские компании используют для нарезки стентов, резки зажимов и обработки зубьев крошечных аллигаторовых зажимов. Производители шестерен используют для производства разовых зубчатых колес. Производители оптических компонентов делают зеркальные финиши с её помощью.

Список продолжается.

Какой инструментарий используете с ЭЭО?

Несмотря на свои обширные возможности, ЭЭО не сложнее в эксплуатации, чем любой другой ЧПУ-станок. Станки ЭЭО имеют те же оси X, Y и Z. Многие системы ЭЭО имеют диалоговые системы управления, подобные токарным и фрезерным центрам, в то время как другие поддерживают использование G-кода, консервированных циклов и офлайн-программирования.

Шпона и зажимы, используемые для удержания заготовок, также похожи на используемые в других местах цеха, но обычно изготавливаются из нержавеющей стали 400-й серии, а не из инструментальной стали и чугуна.

Процессы электроэрозионной обработки значительно отличаются, с акцентом на промывку, орбитальные стратегии, удержание сердечника и количество чистовых проходов. Но это ничего, чем не мог бы быстро разобраться любой квалифицированный наладчик.

Работали ли вы с ЭЭО? Сложно ли это? Скажите правду на форуме металлообработки. [требуется регистрация]