5 основных советов по предотвращению обрыва проволоки в высокоскоростных станках электроэрозионной резки

На данный момент электродная проволока для электроэрозионной резки (EDM), используемая в отечественных высокоскоростных станках электроэрозионной резки, включает молибденовую, вольфрамовию, вольфрамо-молибденовую проволоку и др. Из-за высокой цены вольфрамовия молибденовая проволока основана для производственных операций. Механизм подачи проволоки контролирует среднюю скорость подачи ~8 м/с, установлен на барабане накопления проволоки для рециркуляции. Знаете ли вы, почему проволока ломается? И как решить эти проблемы? Статья расскажет, почему, и перечислит пять решений.

Почему проволока ломается?

Из-за малого диаметра электродной проволоки (минимальный диаметр чистой молибденовой проволоки может достигать 0,04 мм), из-за полярного эффекта электроэрозионной обработки, пока материал заготовки эродируется в широком диапазоне, сама молибденовая проволока также изнашивается, диаметр становится всё меньше. В сочетании с хрупкостью молибденовой проволоки, она легко ломается при малейшем заклинивании, особенно при деформации тонких деталей или обработке больших толщин — проволоку зажимает и срывает.

Явление обрыва проволоки во время обработки влияет на эффективность, снижает экономический доход, ухудшает качество из-за разных траекторий при повторном запуске, что может сделать детали бракованными, увеличивая издержки бизнеса. В статье, основанной на реальной эксплуатации отечественных высокоскоростных станков электроэрозионной резки, кратко суммированы причины обрыва и решения.

5 решений для предотвращения и устранения обрыва проволоки

1. Мудрый выбор проволоки

На отечественном рынке много видов электродных проводов, много видов молибденовой проволоки. Согласно характеристикам высокой скорости подачи, молибденовая и вольфрамовая проволоки наиболее подходят, медная — нет. Из-за высокой цены вольфрамовия и высокой себестоимости молибденовая проволока — первый выбор большинства пользователей при допустимых условиях обработки. Проволока плохого качества или поддельная легко ломается в использовании, потому что подделки имеют низкую предельную прочность на разрыв, плохую стабильность и большие потери.

После использования в течение времени диаметр молибденовой проволоки резко падает, становится тоньше, концентрация напряжений или использование большой высокочастотной мощности приводят к обрыву, точность резки невысока, растет процент брака, влияя на производство предприятия. Рекомендуется выбирать качественную продукцию регулярных производителей для обеспечения эффективности обработки, качества продукции и повышения производственной эффективности.

2. Регулировка натяжения проволоки

После первой установки молибденовой проволоки, из-за разного натяжения каждого витка на барабане, натяжение стабилизируется после движения механизма подачи. В этот момент натяжение проволоки в зоне обработки относительно слабое. Если сразу начать обработку, натяжение будет недостаточным, что вызовет полосы или «вашингтонку» (washboard pattern), влияя на качество.

Стабильное натяжение обеспечивает качество. После обработки в течение времени, из-за износа электрода диаметр уменьшается, удлинение проволоки делает натяжение в зоне обработки слишком слабым. Если проволока слишком слабая, она вибрирует при обработке — не только выпрыгивает из желобка направляющего ролика и режет его, но и дрожание электрода ухудшает качество деталей, поэтому после периода использования проволоку нужно натянуть. Конечно, чем туже, тем лучше не бывает. Если натянуть слишком сильно, напряжение сконцентрируется при обработке, и проволока легко лопнет.

3. Изменение скорости механизмом подачи проволоки

Механизм подачи проволоки — важная часть высокоскоростного станка. Основная функция — привод электродной проволоки с определенной линейной скоростью и поддержание равномерного натяжения молибденовой проволоки в зоне обработки для выполнения заданной задачи. Низкая точность передачи механизма подачи также влияет на качество продукции и может ломать проволоку. Из-за высокой скорости проволоки, для уменьшения инерции и ограничений структуры диаметр и осевой размер барабана не должны быть слишком большими.

Для повышения эффективности обработки вспомогательное время минимизируют. Поэтому барабан должен минимизировать момент инерции, стенка — максимально тонкая и равномерная. После сборки радиальный биение барабана <0,01 мм, требуется динамическая балансировка для поддержания точности станка. Двигатель приводит механизм подачи к высокоскоростному вращению и частым реверсам барабана.

Муфта между двигателем и барабаном воспринимает большой сдвигающий момент и легко срывается, рекомендуется использовать более толстый вал и эластичную муфту или интегральную эластичную муфту для повышения точности передачи подачи. Кроме того, рама механизма подачи должна иметь достаточную жесткость, деформации и вибраций не должно быть при высокоскоростной подаче. Должна быть хорошая изоляция между направляющим колесом, рамой и станиной для предотвращения повреждения подшипника направляющего колеса искровым разрядом. Направляющее колесо, контактный блок и упора рамы — изношаемые детали, часто трутся о молибденовую проволоку, образуя тонкие щели, ломающие проволоку, поэтому их нужно регулярно проверять, обслуживать и заменять (прямоугольный контактный блок можно поворачивать по всем сторонам для снижения затрат).

4. Выбор лучшего технологического метода для вас

Обычно два типа методов электроэрозионной резки: открытый и закрытый. Согласно требованиям обработки, можно гибко выбирать. Неправильный выбор также влияет на обработку. Для наружных контуров, не требующих высокой точности, обычно используют открытый — прямое резание из заготовки, просто и малотрудоемко. Но не подходит для тонких деталей, так как они деформируются из-за напряжений при резке, и зажимная проволока ломает молибденовую. Поэтому тонкие детали нужно резать закрытым методом. Технологические отверстия сверлят изнутри заготовки для ниточной обработки, что максимально избегает влияния обрыва проволоки из-за деформации заготовки на качество.

Для материалов, не прошедших термическую обработку, рекомендуется низкотемпературное отпуск перед резкой для устранения внутренних напряжений. Если внутренние напряжения не устранены, заготовка треснет при резке, деформирует зазор и зажимает/срывает молибденовую проволоку. Резка алюминия сильно изнашивает контактный блок и дает узкие щели. Из-за узких щелей точность подачи молибденовой проволоки падает, легко появляется «вашингтонка», серьезно влияя на качество. Поэтому при резке алюминия контактный блок нужно часто менять. Так как рабочая жидкость при резке алюминия содержит много продуктов коррозии алюминия, влияющих на обработку, жидкость после резки алюминия также нужно перенастраивать и менять.

5. Хорошее знание нужных электрических параметров

Если электрические параметры электроэрозионной резки неверны, проволока также ломается, так как процесс использует импульсный ток — блуждающий разряд. Отношение длительности импульса и паузы импульса должно быть 1:2–6. Выход за этот диапазон ненаучно. Если отношение слишком мало — не успевает удаляться продукты электроэрозии, непрерывный или дуговый разряд в одной точке ломает проволоку. Если слишком велико — время удаления стружки слишком длинное, скорость низкая, влияет на эффективность.

Поэтому обычно подбирают разумные электрические параметры согласно толщине заготовки: для тонких — меньшие импульсные параметры, для более толстых — более высокие. В реальной работе нужно наблюдать за устойчивостью стрелки вольтметра и амперметра. Если нестабильна — соответствующим образом регулировать паузу импульса до стабильности. Если не помогает — проверить, не слишком ли тугая частота слежения, и скорректировать.

Заключение

Из-за разных факторов — качества оборудования, рабочей среды, условий обработки — обрывов молибденовой проволоки в высокоскоростных станках электроэрозионной резки много. Статья кратко анализирует частые причины обрыва и дает справочные решения. В реальной работе причин обрыва из-за технологических методов и материалов еще много, их нужно постоянно обобщать и улучшать в производственном процессе.