Lavorazione elettroerosione, fresatura a scarica elettrica e rettifica

ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING (EDM), also referred to as SPARK-EROSION or ELECTRODISCHARGE MACHINING, SPARK ERODING, DIE SINKING_cc781905-5cde-3194-bb3b -136bad5cf58d_or WIRE EROSION, is a NON-CONVENTIONAL MANUFACTURING process where erosion of metals takes place and desired shape is obtained using electrical discharges in the form di scintille. Offriamo anche alcune varietà di elettroerosione, vale a dire NO-WEAR EDM, WIRE EDM (WEDM), EDM RETTIFICA (EDG), EDM A TUBO, FRESATURA A SCARICA ELETTRICA, micro-EDM, m-EDM_cc781905 -5cde-3194-bb3b-136bad5cf58d_and RETTIFICA A SCARICA ELETTROCHIMICA (ECDG). I nostri sistemi di elettroerosione sono costituiti da utensili/elettrodi sagomati e il pezzo da lavorare collegato ad alimentatori CC e inserito in un fluido dielettrico elettricamente non conduttivo. Dopo il 1940 la lavorazione a scarica elettrica è diventata una delle tecnologie di produzione più importanti e apprezzate nelle industrie manifatturiere.

 

Quando la distanza tra i due elettrodi si riduce, l'intensità del campo elettrico nel volume tra gli elettrodi diventa maggiore della forza del dielettrico in alcuni punti, che si rompe, formando eventualmente un ponte per il flusso di corrente tra i due elettrodi. Viene generato un intenso arco elettrico che provoca un riscaldamento significativo per fondere una parte del pezzo in lavorazione e parte del materiale dell'utensileria. Di conseguenza, il materiale viene rimosso da entrambi gli elettrodi. Allo stesso tempo, il fluido dielettrico viene riscaldato rapidamente, provocando l'evaporazione del fluido nell'intercapedine dell'arco. Una volta che il flusso di corrente si interrompe o viene interrotto, il calore viene rimosso dalla bolla di gas dal fluido dielettrico circostante e la bolla cavita (collassa). L'onda d'urto creata dal collasso della bolla e dal flusso di fluido dielettrico irriga i detriti dalla superficie del pezzo in lavorazione e trascina tutto il materiale fuso del pezzo in lavorazione nel fluido dielettrico. La frequenza di ripetizione di queste scariche è compresa tra 50 e 500 kHz, tensioni tra 50 e 380 V e correnti tra 0,1 e 500 Ampere. Nuovo dielettrico liquido come oli minerali, cherosene o acqua distillata e deionizzata viene solitamente convogliato nel volume interelettrodico portando via le particelle solide (sotto forma di detriti) e vengono ripristinate le proprietà isolanti del dielettrico. Dopo un flusso di corrente, la differenza di potenziale tra i due elettrodi viene ripristinata a quella che era prima della rottura, quindi può verificarsi una nuova rottura del dielettrico liquido. Le nostre moderne macchine per elettroerosione (EDM) offrono movimenti a controllo numerico e sono dotate di pompe e sistemi di filtraggio dei fluidi dielettrici.

 

La lavorazione a scarica elettrica (EDM) è un metodo di lavorazione utilizzato principalmente per i metalli duri o quelli che sarebbero molto difficili da lavorare con le tecniche convenzionali. L'EDM funziona tipicamente con qualsiasi materiale che sia conduttore elettrico, sebbene siano stati proposti anche metodi per la lavorazione della ceramica isolante con l'EDM. Il punto di fusione e il calore latente di fusione sono proprietà che determinano il volume di metallo rimosso per scarica. Più alti sono questi valori, più lenta è la velocità di rimozione del materiale. Poiché il processo di lavorazione a scarica elettrica non comporta alcuna energia meccanica, la durezza, la resistenza e la tenacità del pezzo non influiscono sulla velocità di asportazione. Frequenza di scarica o energia per scarica, la tensione e la corrente vengono variate per controllare i tassi di rimozione del materiale. La velocità di rimozione del materiale e la rugosità superficiale aumentano all'aumentare della densità di corrente e alla diminuzione della frequenza delle scintille. Possiamo tagliare contorni o cavità intricati nell'acciaio pretemprato utilizzando l'elettroerosione senza la necessità di un trattamento termico per ammorbidirli e temprarli nuovamente. Possiamo usare questo metodo con qualsiasi metallo o lega metallica come titanio, hastelloy, kovar e inconel. Le applicazioni del processo EDM includono la sagomatura di utensili diamantati policristallini. L'EDM è considerato un metodo di lavorazione non tradizionale o non convenzionale insieme a processi come la lavorazione elettrochimica (ECM), il taglio a getto d'acqua (WJ, AWJ), il taglio laser. D'altra parte i metodi di lavorazione convenzionali includono tornitura, fresatura, rettifica, foratura e altri processi il cui meccanismo di rimozione del materiale si basa essenzialmente su forze meccaniche. Gli elettrodi per elettroerosione (EDM) sono realizzati in grafite, ottone, rame e leghe di rame-tungsteno. Sono possibili diametri degli elettrodi fino a 0,1 mm. Poiché l'usura dell'utensile è un fenomeno indesiderato che influisce negativamente sulla precisione dimensionale nell'EDM, sfruttiamo un processo chiamato NO-WEAR EDM, invertendo la polarità e utilizzando utensili in rame per ridurre al minimo l'usura dell'utensile.

 

Idealmente, la lavorazione a scarica elettrica (EDM) può essere considerata una serie di rottura e ripristino del liquido dielettrico tra gli elettrodi. In realtà, però, la rimozione dei detriti dalla zona interelettrodi è quasi sempre parziale. Ciò fa sì che le proprietà elettriche del dielettrico nell'area interelettrodi siano diverse dai loro valori nominali e variano nel tempo. La distanza tra gli elettrodi, (spark-gap), è regolata dagli algoritmi di controllo della specifica macchina utilizzata. Lo spinterometro nell'EDM a volte può purtroppo essere cortocircuitato dai detriti. Il sistema di controllo dell'elettrodo potrebbe non reagire in modo sufficientemente rapido da impedire il cortocircuito dei due elettrodi (utensile e pezzo). Questo cortocircuito indesiderato contribuisce alla rimozione del materiale in modo diverso dal caso ideale. Diamo la massima importanza all'azione di flussaggio al fine di ripristinare le proprietà isolanti del dielettrico in modo che la corrente avvenga sempre nel punto dell'area interelettrodo, riducendo così al minimo la possibilità di cambio di forma indesiderato (danneggiamento) dell'utensile-elettrodo e pezzo. Per ottenere una geometria specifica, l'utensile EDM viene guidato lungo il percorso desiderato molto vicino al pezzo senza toccarlo, Prestiamo la massima attenzione alle prestazioni del controllo del movimento in uso. In questo modo si verifica un gran numero di scariche/scintille di corrente e ciascuna contribuisce alla rimozione di materiale sia dall'utensile che dal pezzo, dove si formano piccoli crateri. La dimensione dei crateri è funzione dei parametri tecnologici impostati per lo specifico lavoro da svolgere e le dimensioni possono variare dalla nanoscala (come nel caso delle operazioni di microelettroerosione) a alcune centinaia di micrometri in condizioni di sgrossatura. Questi piccoli crateri sull'utensile provocano una graduale erosione dell'elettrodo detta “usura utensile”. Per contrastare l'effetto dannoso dell'usura sulla geometria del pezzo, sostituiamo continuamente l'utensile-elettrodo durante un'operazione di lavorazione. A volte si ottiene questo risultato utilizzando un filo continuamente sostituito come elettrodo (questo processo EDM è anche chiamato WIRE EDM ). A volte utilizziamo l'utensile-elettrodo in modo tale che solo una piccola parte di esso sia effettivamente impegnata nel processo di lavorazione e questa parte venga cambiata regolarmente. Questo è, ad esempio, il caso quando si utilizza un disco rotante come elettrodo utensile. Questo processo è chiamato EDM GRINDING. Un'altra tecnica che utilizziamo consiste nell'utilizzare un set di elettrodi con dimensioni e forme diverse durante la stessa operazione di elettroerosione per compensare l'usura. Chiamiamo questa tecnica a elettrodi multipli ed è più comunemente usata quando l'elettrodo dello strumento replica in negativo la forma desiderata e viene fatto avanzare verso il grezzo lungo un'unica direzione, solitamente la direzione verticale (cioè l'asse z). Questo assomiglia all'affondamento dell'utensile nel liquido dielettrico in cui è immerso il pezzo, e quindi è indicato come DIE-SINKING EDM (a volte chiamato_cc781905-5cde- 3194-bb3b-136bad5cf58d_CONVENTIONAL EDM or RAM EDM). Le macchine per questa operazione si chiamano SINKER EDM. Gli elettrodi per questo tipo di elettroerosione hanno forme complesse. Se la geometria finale è ottenuta utilizzando un elettrodo di forma solitamente semplice spostato lungo più direzioni ed è anche soggetto a rotazioni, lo chiamiamo EDM MILLING. La quantità di usura è strettamente dipendente dai parametri tecnologici utilizzati nell'operazione (polarità, corrente massima, tensione a circuito aperto). Ad esempio, in micro-EDM, noto anche come m-EDM, questi parametri sono generalmente impostati su valori che generano una forte usura. Pertanto, l'usura è un problema importante in quell'area che riduciamo al minimo utilizzando il nostro know-how accumulato. Ad esempio, per ridurre al minimo l'usura degli elettrodi di grafite, un generatore digitale, controllabile in millisecondi, inverte la polarità quando avviene l'elettroerosione. Ciò si traduce in un effetto simile alla galvanica che deposita continuamente la grafite erosa sull'elettrodo. In un altro metodo, un cosiddetto circuito "Zero Wear", riduciamo al minimo la frequenza con cui la scarica inizia e si arresta, mantenendola accesa il più a lungo possibile. La velocità di rimozione del materiale nella lavorazione a scarica elettrica può essere stimata da:

 

MRR = 4 x 10 exp(4) x I x Tw exp (-1,23)

 

Qui MRR è in mm3/min, I è la corrente in Ampere, Tw è il punto di fusione del pezzo in K-273,15K. L'exp sta per esponente.

 

D'altra parte, il tasso di usura Wt dell'elettrodo può essere ottenuto da:

 

Peso = ( 1,1 x 10exp(11) ) x I x Ttexp(-2,38)

 

Qui Wt è in mm3/min e Tt è il punto di fusione del materiale dell'elettrodo in K-273,15K

 

Infine, il rapporto di usura del pezzo rispetto all'elettrodo R può essere ottenuto da:

 

R = 2,25 x Trexp(-2,38)

 

Qui Tr è il rapporto tra i punti di fusione del pezzo in lavorazione e l'elettrodo.

 

 

 

SINKER EDM :

 

EDM a tuffo, indicato anche come CAVITY TYPE EDM or VOLUME EDM, è costituito da un elettrodo e un liquido isolante. L'elettrodo e il pezzo sono collegati a una fonte di alimentazione. L'alimentatore genera un potenziale elettrico tra i due. Quando l'elettrodo si avvicina al pezzo, si verifica una rottura dielettrica nel fluido, formando un canale plasma, e una piccola scintilla salta. Le scintille di solito scompaiono una alla volta perché è altamente improbabile che posizioni diverse nello spazio tra gli elettrodi abbiano caratteristiche elettriche locali identiche che consentirebbero la formazione simultanea di una scintilla in tutte queste posizioni. Centinaia di migliaia di queste scintille si verificano in punti casuali tra l'elettrodo e il pezzo al secondo. Quando il metallo di base si erode e lo spinterometro aumenta, l'elettrodo viene abbassato automaticamente dalla nostra macchina CNC in modo che il processo possa continuare senza interruzioni. La nostra attrezzatura ha cicli di controllo noti come "on time" e "off time". L'impostazione del tempo di accensione determina la durata o la durata della scintilla. Un tempo più lungo produce una cavità più profonda per quella scintilla e tutte le successive scintille per quel ciclo, creando una finitura più ruvida sul pezzo e viceversa. Il tempo di spegnimento è il periodo di tempo in cui una scintilla viene sostituita da un'altra. Un tempo di spegnimento più lungo consente al fluido dielettrico di fluire attraverso un ugello per ripulire i detriti erosi, evitando così un cortocircuito. Queste impostazioni vengono regolate in micro secondi.

 

 

 

FILO EDM :

 

In WIRE ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING (WEDM), also called WIRE-CUT EDM or WIRE CUTTING, we feed a sottile filo metallico di ottone a filo singolo attraverso il pezzo, che è immerso in un serbatoio di fluido dielettrico. L'elettroerosione a filo è un'importante variazione dell'elettroerosione. Occasionalmente utilizziamo l'elettroerosione a filo per tagliare lamiere spesse fino a 300 mm e per realizzare punzoni, utensili e matrici da metalli duri difficili da lavorare con altri metodi di produzione. In questo processo che ricorda il taglio di contorni con una sega a nastro, il filo, che viene costantemente alimentato da una bobina, viene trattenuto tra le guide diamantate superiori e inferiori. Le guide controllate dal CNC si muovono nel piano x–y e la guida superiore può anche muoversi indipendentemente nell'asse z–u–v, dando vita alla possibilità di tagliare forme affusolate e di transizione (come cerchio sul fondo e quadrato in la cima). La guida superiore può controllare i movimenti degli assi in x–y–u–v–i–j–k–l–. Ciò consente al WEDM di tagliare forme molto intricate e delicate. Il taglio medio della nostra attrezzatura che consente di ottenere il miglior costo economico e tempo di lavorazione è di 0,335 mm utilizzando filo di ottone, rame o tungsteno Ø 0,25. Tuttavia, le guide diamantate superiori e inferiori delle nostre apparecchiature CNC hanno una precisione di circa 0,004 mm e possono avere un percorso di taglio o un taglio di taglio piccolo fino a 0,021 mm utilizzando un filo di Ø 0,02 mm. Quindi sono possibili tagli davvero stretti. La larghezza di taglio è maggiore della larghezza del filo perché si verificano scintille dai lati del filo al pezzo, causando erosione. Questo ''overcut'' è necessario, per molte applicazioni è prevedibile e quindi può essere compensato (in micro-EDM questo non è spesso il caso). Le bobine di filo sono lunghe: una bobina da 8 kg di filo da 0,25 mm è lunga poco più di 19 chilometri. Il diametro del filo può arrivare fino a 20 micrometri e la precisione della geometria è di circa +/- 1 micrometro. Generalmente utilizziamo il filo una sola volta e lo ricicliamo perché è relativamente economico. Viaggia a una velocità costante da 0,15 a 9 m/min e durante un taglio viene mantenuto un taglio (scanalatura) costante. Nel processo di elettroerosione a filo utilizziamo l'acqua come fluido dielettrico, controllandone la resistività e altre proprietà elettriche con filtri e unità deionizzatori. L'acqua allontana i detriti tagliati dalla zona di taglio. Il lavaggio è un fattore importante nel determinare la velocità di avanzamento massima per un determinato spessore del materiale e quindi lo manteniamo coerente. La velocità di taglio nell'elettroerosione a filo è espressa in termini di area della sezione trasversale tagliata per unità di tempo, ad esempio 18.000 mm2/ora per acciaio per utensili D2 di 50 mm di spessore. La velocità di taglio lineare per questo caso sarebbe 18.000/50 = 360 mm/ora La velocità di rimozione del materiale nell'elettroerosione a filo è:

 

MRR = Vf xhxb

 

Qui MRR è in mm3/min, Vf è la velocità di avanzamento del filo nel pezzo in mm/min, h è lo spessore o l'altezza in mm e b è il taglio, che è:

 

b = dw + 2 s

 

Qui dw è il diametro del filo e s è la distanza tra filo e pezzo in mm.

 

Oltre a tolleranze più strette, i nostri moderni centri di lavoro per il taglio del filo EDM multiasse hanno aggiunto funzionalità come testine multiple per il taglio di due parti contemporaneamente, controlli per prevenire la rottura del filo, funzioni di autofilettatura automatica in caso di rottura del filo e strategie di lavorazione per ottimizzare le operazioni, capacità di taglio rettilineo e angolare.

 

Wire-EDM ci offre basse sollecitazioni residue, perché non richiede forze di taglio elevate per la rimozione del materiale. Quando l'energia/potenza per impulso è relativamente bassa (come nelle operazioni di finitura), è previsto un piccolo cambiamento nelle proprietà meccaniche di un materiale a causa delle basse sollecitazioni residue.

 

 

 

RETTIFICA A SCARICHE ELETTRICHE (EDG) : Le mole non contengono abrasivi, sono in grafite o ottone. Scintille ripetute tra la ruota rotante e il pezzo in lavorazione rimuovono il materiale dalle superfici del pezzo. Il tasso di rimozione del materiale è:

 

MRR = K x I

 

Qui MRR è in mm3/min, I è la corrente in Ampere e K è il fattore materiale del pezzo in mm3/A-min. Usiamo spesso la rettifica a scarica elettrica per segare fessure strette sui componenti. A volte combiniamo il processo EDG (Electrical-Discharge Grinding) con il processo ECG (Electrochemical Grinding) in cui il materiale viene rimosso per azione chimica, le scariche elettriche dalla ruota di grafite rompono il film di ossido e lavano via dall'elettrolita. Il processo è chiamato ELECTROCHEMICAL-DISCHARGE GRINDING (ECDG). Anche se il processo ECDG consuma relativamente più energia, è un processo più veloce dell'EDG. Lavoriamo principalmente utensili in metallo duro con questa tecnica.

 

 

 

Applicazioni della lavorazione di scariche elettriche:

 

Produzione di prototipi:

 

Utilizziamo il processo EDM nella produzione di stampi, utensili e stampi, nonché per la realizzazione di prototipi e parti di produzione, in particolare per i settori aerospaziale, automobilistico ed elettronico in cui le quantità di produzione sono relativamente basse. In Sinker EDM, un elettrodo di grafite, rame, tungsteno o rame puro viene lavorato nella forma desiderata (negativa) e inserito nel pezzo in lavorazione all'estremità di un pistone verticale.

 

Creazione di dadi per monete:

 

Per la creazione di stampi per la produzione di gioielli e distintivi mediante il processo di conio (stampaggio), il master positivo può essere realizzato in argento sterling, poiché (con impostazioni della macchina appropriate) il master è notevolmente eroso e viene utilizzato solo una volta. La matrice negativa risultante viene quindi indurita e utilizzata in un martello a caduta per produrre piani stampati da fogli grezzi ritagliati di bronzo, argento o leghe d'oro a bassa resistenza. Per i distintivi questi appartamenti possono essere ulteriormente sagomati su una superficie curva da un altro dado. Questo tipo di elettroerosione viene solitamente eseguito immerso in un dielettrico a base di olio. L'oggetto finito può essere ulteriormente rifinito mediante smaltatura dura (vetro) o morbida (vernice) e/o galvanizzata con oro zecchino o nichel. I materiali più morbidi come l'argento possono essere incisi a mano come raffinatezza.

 

Foratura di piccoli fori:

 

Sulle nostre macchine per elettroerosione a filo, utilizziamo l'elettroerosione a fori piccoli per realizzare un foro passante in un pezzo attraverso il quale infilare il filo per l'operazione di elettroerosione a filo. Teste per elettroerosione separate, specifiche per la perforazione di piccoli fori, sono montate sulle nostre macchine per il taglio del filo che consentono alle grandi lastre temprate di avere parti finite erose secondo necessità e senza preforatura. Utilizziamo anche l'elettroerosione a fori piccoli per praticare file di fori nei bordi delle pale delle turbine utilizzate nei motori a reazione. Il flusso di gas attraverso questi piccoli fori consente ai motori di utilizzare temperature più elevate di quanto altrimenti possibile. Le leghe monocristalline ad alta temperatura, molto dure, di cui sono fatte queste lame rendono estremamente difficile e persino impossibile la lavorazione convenzionale di questi fori con proporzioni elevate. Altre aree di applicazione per l'EDM a piccoli fori sono la creazione di orifizi microscopici per i componenti del sistema di alimentazione. Oltre alle teste per elettroerosione integrate, impieghiamo macchine per elettroerosione a piccoli fori autonome con assi x–y per la lavorazione di fori ciechi o passanti. L'elettroerosione esegue fori con un elettrodo a tubo lungo in ottone o rame che ruota in un mandrino con un flusso costante di acqua distillata o deionizzata che scorre attraverso l'elettrodo come agente di lavaggio e dielettrico. Alcuni elettroerosioni per perforazione di piccoli fori sono in grado di perforare 100 mm di acciaio dolce o addirittura temprato in meno di 10 secondi. In questa operazione di perforazione è possibile ottenere fori compresi tra 0,3 mm e 6,1 mm.

 

Lavorazione di disintegrazione del metallo:

 

Disponiamo inoltre di macchine per elettroerosione speciali con lo scopo specifico di rimuovere gli utensili rotti (punte o maschi) dai pezzi in lavorazione. Questo processo è chiamato "lavorazione per disintegrazione dei metalli".

 

 

 

Vantaggi e svantaggi Lavorazione a scarica elettrica:

 

I vantaggi dell'elettroerosione includono la lavorazione di:

 

- Forme complesse che altrimenti sarebbero difficili da produrre con utensili da taglio convenzionali

 

- Materiale estremamente duro con tolleranze molto strette

 

- Pezzi molto piccoli in cui gli utensili da taglio convenzionali possono danneggiare la parte a causa della pressione eccessiva dell'utensile da taglio.

 

- Non vi è alcun contatto diretto tra utensile e pezzo da lavorare. Pertanto sezioni delicate e materiali deboli possono essere lavorati senza alcuna distorsione.

 

- Si può ottenere una buona finitura superficiale.

 

- I fori molto fini possono essere facilmente praticati.

 

 

 

Gli svantaggi dell'EDM includono:

 

- Il lento tasso di rimozione del materiale.

 

- Il tempo e il costo aggiuntivi utilizzati per la creazione di elettrodi per elettroerosione a pistone/a tuffo.

 

- La riproduzione di spigoli vivi sul pezzo è difficile a causa dell'usura degli elettrodi.

 

- Il consumo di energia è elevato.

 

- Si forma ''Sovrasquadro''.

 

- Durante la lavorazione si verifica un'usura eccessiva dell'utensile.

 

- I materiali elettricamente non conduttivi possono essere lavorati solo con un'impostazione specifica del processo.