Na čo sa používa PNC EDM hĺbiaci stroj?

A PNC EDM Die Sinking Machine sa používa na erodovanie presných dutín, zložitých profilov a jemných povrchových detailov do kalených kovových obrobkov pomocou riadeného elektrického výboja – bez akéhokoľvek fyzického rezného kontaktu. Primárne sa používa pri výrobe foriem, lisovníc a nástrojových aplikáciách, kde konvenčné obrábanie nemôže dosiahnuť požadovanú geometriu, povrchovú úpravu alebo tvrdosť materiálu. Odvetvia od automobilového a leteckého priemyslu až po výrobu zdravotníckych pomôcok a spotrebnú elektroniku sa pri výrobe vstrekovacích foriem, kovacích lisovníc, lisovacích nástrojov a presných súčiastok spoliehajú na hĺbenie EDM. ±0,002 mm .

Ako funguje PNC EDM hĺbiaci stroj

Elektroerozívne hĺbenie funguje na princípe obrábania elektrickým výbojom: tvarovaná elektróda – zvyčajne vyrobená z grafitu alebo medi – sa približuje k povrchu obrobku v kúpeli s dielektrickou kvapalinou. Riadená elektrická iskra preskočí medzeru medzi elektródou a obrobkom a pri každom výbojovom impulze eroduje mikroskopické množstvá materiálu z oboch povrchov. Opakovaním tohto procesu vo frekvenciách 1 000 až viac ako 500 000 impulzov za sekundu tvar elektródy sa postupne prenáša do obrobku s extrémnou presnosťou.

Termín "PNC" sa týka polohovacieho a numerického riadiaceho systému, ktorý riadi pohyb elektród pozdĺž viacerých osí. Riadenie PNC umožňuje stroju udržiavať presnú servoregulovanú medzeru medzi elektródou a obrobkom počas procesu erózie, pričom automaticky kompenzuje opotrebovanie elektródy a hĺbku úberu materiálu v reálnom čase.

Kľúčové komponenty v procese

• Elektróda (nástroj) — opracované na prevrátenú hodnotu požadovaného tvaru dutiny; grafit je preferovaný pre zložité geometrie, meď pre jemné povrchové úpravy
• Dielektrická kvapalina — typicky uhľovodíkový olej alebo deionizovaná voda; preplachuje erodované častice, ochladzuje pracovnú zónu a kontroluje podmienky vybíjania
• Generátor iskier — dodáva presne načasované elektrické impulzy; nastavenia generátora určujú rýchlosť úberu materiálu, povrchovú úpravu a pomer opotrebovania elektródy
• PNC servo systém — automaticky udržiava medzeru výboja a vykonáva naprogramované dráhy elektród s opakovateľnosťou na úrovni mikrónov

Primárne priemyselné aplikácie

Definujúcou silou hĺbenia EDM je jeho schopnosť opracovať akýkoľvek elektricky vodivý materiál – bez ohľadu na tvrdosť – do tvarov, ktoré by bolo nemožné alebo nepraktické dosiahnuť konvenčným rezaním. Toto robí Vysoko presný EDM hĺbiaci stroj nevyhnutné v niekoľkých kľúčových výrobných sektoroch.

Výroba vstrekovacích foriem

Formy na vstrekovanie plastov vyžadujú hlboké, úzke dutiny s leštenými vnútornými povrchmi, ktoré nie sú dosiahnuteľné frézami. CNC EDM stroj na výrobu foriem zapustí elektródu do kalenej nástrojovej ocele P20 alebo H13, aby vytvoril tieto dutiny po tepelnom spracovaní, čím sa eliminuje skreslenie, ku ktorému by došlo, ak by sa obrábanie vykonalo pred kalením. Typická dosiahnutá drsnosť povrchu dutín sa pohybuje od Ra 0,1 až Ra 1,6 um v závislosti od nastavenia generátora.

Výroba kovacích a lisovacích zápustiek

Kovacie zápustky musia vydržať extrémne rázové zaťaženie pri zachovaní presných rozmerových profilov. EDM hĺbenie vytvára komplexné trojrozmerné dutiny v plne kalenej oceli matrice (zvyčajne 55 až 62 HRC) bez rizika praskania alebo deformácie spojeného s procesmi tepelného spracovania po obrábaní.

Letecké a kozmické a medicínske komponenty

Matrice turbínových lopatiek, formy na ortopedické implantáty a nástroje chirurgických nástrojov si vyžadujú tolerancie, ktoré neponechávajú priestor pre chyby. Vysoko presný EDM hĺbiaci stroj poskytuje opakovateľnú presnosť v superzliatinách, titáne a tvrdených nehrdzavejúcich oceliach – materiáloch, ktoré sa rýchlo opotrebúvajú konvenčné rezné nástroje, ale sú erodované konštantnou rýchlosťou elektrickým výbojom.

Obrázok 1: Podiel používania aplikácií EDM na hĺbenie v hlavných výrobných sektoroch (údaje z priemyselného prieskumu)

PNC vs CNC EDM: Pochopenie rozdielu v ovládaní

PNC aj CNC sa vzťahujú na systémy numerického riadenia, ktoré automatizujú pohyb osí, ale predstavujú rôzne úrovne schopností a architektúry programovania.

Pri mnohých aplikáciách v nástrojárňach – najmä pri opravách jednodutinových foriem, pri prototypových zápustkách a pri malosériovej výrobe – poskytuje hĺbiaci stroj PNC EDM dostatočnú presnosť na dostupnejšej úrovni prevádzkovej zložitosti ako úplný CNC systém.

Die Sinker EDM pre malé dielne: Praktické možnosti

Názor, že elektroerozívna elektroerozívna hĺbka je výlučne technológiou veľkých tovární, je zastaraný. A Die Sinker EDM pre malé dielne je kompaktný, samostatný stroj, ktorý prináša rovnakú fyziku erózie do prostredia nástrojárne alebo dielne – so stopou tak malou ako 1,2 m × 1,0 m a požiadavky na jednofázové napájanie v mnohých modeloch základnej úrovne.

Malé dielenské hĺbiace hĺbnice sú obzvlášť cenné pre:

• Oprava a úprava plesní — pridávanie textúr, prehlbovanie dutín alebo oprava rozmerových chýb v existujúcich kalených formách bez úplného opätovného opracovania
• Prototypové náradie — výroba jednorazových lisovníc na vývoj produktu bez prípravného času alebo nákladov na outsourcing do plnohodnotného EDM zariadenia
• Odstránenie zlomeného kohútika a vrtáku — erodovanie uviaznutých nástrojov z obrobkov bez poškodenia okolitého materiálu, čo je bežná úloha údržby v dielni
• Aplikácia nápisov a textúr — opracovanie log, čísel dielov a povrchových textúr priamo do vytvrdených povrchov foriem
• Hlboká úzka štrbina a slepá dutina — geometrie, ku ktorým nemá prístup žiadna stopková fréza z dôvodu obmedzení pomeru dĺžky a priemeru nástroja

Dosiahnuteľné tolerancie a parametre povrchovej úpravy

Jedným z hlavných dôvodov, prečo výrobcovia špecifikujú vysoko precízny EDM hĺbiaci stroj, je kombinácia rozmerovej presnosti a kvality povrchu, ktorú je možné dosiahnuť iba výberom parametrov generátora – bez zmeny nastavenia elektródy alebo obrobku.

Obrázok 2: Vzťah medzi nastavením prúdu generátora EDM, rýchlosťou úberu materiálu (mm³/min) a dosiahnuteľnou drsnosťou povrchu (Ra µm)

Jedna elektróda môže prejsť cez hrubovacie, polodokončovacie a dokončovacie priechody v automatizovanom cykle úpravou parametrov generátora medzi jednotlivými fázami – kľúčová výhoda produktivity CNC EDM lisu vo výrobných prostrediach.

Materiály elektród a ich vplyv na výsledky

Výber elektród priamo určuje efektivitu obrábania, kvalitu povrchu a celkovú spotrebu elektród. Dva dominantné elektródové materiály v elektroerozívnom hĺbení sú grafit a meď, pričom každý má špecifické výhody pre rôzne aplikácie.

• Grafitové elektródy — rýchlejšie obrábajú, sú ľahšie a ľahšie sa vyrábajú frézovaním a dobre fungujú pri hrubovaní a polodokončovaní. Jemnozrnný grafit (ISO zrnitosť 4 až 8 µm) môže dosiahnuť hodnoty Ra pod 1,0 µm. Pomer opotrebenia je vyšší ako u medi, ale celkový čas cyklu je zvyčajne nižší.
• Medené elektródy — ponúkajú nižšie pomery opotrebenia (až 0,1 % v podmienkach bez opotrebovania), vďaka čomu sú voľbou pre dokončovacie priechody, kde je rozmerová presnosť kritická. Vhodnejšie pre malé, zložité prvky, kde je nevyhnutné zachovať geometriu elektródy počas celého cyklu.
• Medené volfrámové elektródy — používa sa pre aplikácie vyžadujúce extrémnu odolnosť proti opotrebeniu, najmä pri obrábaní slinutého karbidu alebo pri výrobe veľmi hlbokých, úzkych prvkov, kde je výmena elektródy uprostred cyklu nepraktická.

Často kladené otázky