EDM maskinering, elektrisk utladning fresing og sliping

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 av gnister. Vi tilbyr også noen varianter av EDM, nemlig NO-WEAR EDM, WIRE EDM (WEDM), EDM GRINDING (EDG), DISTENSYNENDE EDM, ELEKTRISK UTSLAG FRESING, m-19EDM5 -5cde-3194-bb3b-136bad5cf58d_and ELEKTROKJEMISK UTSLIPNING (ECDG). Våre EDM-systemer består av formede verktøy/elektrode og arbeidsstykket koblet til likestrømsforsyninger og satt inn i en elektrisk ikke-ledende dielektrisk væske. Etter 1940 har maskinering av elektrisk utladning blitt en av de viktigste og mest populære produksjonsteknologiene i produksjonsindustrien.

 

Når avstanden mellom de to elektrodene reduseres, blir intensiteten av det elektriske feltet i volumet mellom elektrodene større enn styrken til dielektrikumet i noen punkter, som brytes, og til slutt danner en bro for strøm mellom de to elektrodene. En intens elektrisk lysbue genereres som forårsaker betydelig oppvarming for å smelte en del av arbeidsstykket og noe av verktøymaterialet. Som et resultat fjernes materiale fra begge elektrodene. Samtidig varmes det dielektriske fluidet opp raskt, noe som resulterer i fordampning av fluidet i buespalten. Når strømmen stopper eller den er stoppet, fjernes varme fra gassboblen av den omgivende dielektriske væsken og boblen kaviterer (kollapser). Sjokkbølgen skapt av boblens kollaps og strømmen av dielektrisk væske skyller rusk fra arbeidsstykkets overflate og fører med seg eventuelt smeltet arbeidsstykkemateriale inn i den dielektriske væsken. Gjentakelseshastigheten for disse utladningene er mellom 50 til 500 kHz, spenninger mellom 50 og 380 V og strømmer mellom 0,1 og 500 Ampere. Nytt flytende dielektrikum som mineraloljer, parafin eller destillert og avionisert vann blir vanligvis transportert inn i volumet mellom elektrodene og frakter bort de faste partiklene (i form av rusk) og de isolerende egenskapene til dielektrikumet gjenopprettes. Etter en strømflyt gjenopprettes potensialforskjellen mellom de to elektrodene til det den var før sammenbruddet, slik at et nytt væskedielektrisk sammenbrudd kan oppstå. Våre moderne elektriske utladningsmaskiner (EDM) tilbyr numerisk styrte bevegelser og er utstyrt med pumper og filtreringssystemer for de dielektriske væskene.

 

Electrical discharge machining (EDM) er en maskineringsmetode som hovedsakelig brukes for harde metaller eller de som ville være svært vanskelige å bearbeide med konvensjonelle teknikker. EDM fungerer vanligvis med alle materialer som er elektriske ledere, selv om metoder for bearbeiding av isolerende keramikk med EDM også har blitt foreslått. Smeltepunktet og latent smeltevarme er egenskaper som bestemmer volumet av metall som fjernes per utslipp. Jo høyere disse verdiene er, desto langsommere er materialfjerningshastigheten. Fordi den elektriske utladningsbearbeidingsprosessen ikke involverer noen mekanisk energi, påvirker ikke hardheten, styrken og seigheten til arbeidsstykket fjerningshastigheten. Utladningsfrekvens eller energi per utladning, spenningen og strømmen varieres for å kontrollere materialfjerningshastigheten. Hastighet for materialfjerning og overflateruhet øker med økende strømtetthet og avtagende gnistfrekvens. Vi kan kutte intrikate konturer eller hulrom i forhåndsherdet stål ved hjelp av EDM uten behov for varmebehandling for å myke opp og herde på nytt. Vi kan bruke denne metoden med alle metaller eller metallegeringer som titan, hastelloy, kovar og inconel. Anvendelser av EDM-prosessen inkluderer forming av polykrystallinske diamantverktøy. EDM regnes som en ikke-tradisjonell eller ikke-konvensjonell maskineringsmetode sammen med prosesser som elektrokjemisk maskinering (ECM), vannstråleskjæring (WJ, AWJ), laserskjæring. På den annen side inkluderer de konvensjonelle maskineringsmetodene dreiing, fresing, sliping, boring og andre prosesser hvis materialfjerningsmekanisme i hovedsak er basert på mekaniske krefter. Elektroder for elektrisk utladningsbearbeiding (EDM) er laget av grafitt, messing, kobber og kobber-wolframlegering. Elektrodediametre ned til 0,1 mm er mulig. Siden verktøyslitasje er et uønsket fenomen som negativt påvirker dimensjonsnøyaktigheten i EDM, drar vi fordel av en prosess kalt NO-WEAR EDM, ved å reversere polaritet og bruke kobberverktøy for å minimere verktøyslitasje.

 

Ideelt sett kan elektrisk utladningsmaskinering (EDM) betraktes som en serie med sammenbrudd og restaurering av den dielektriske væsken mellom elektrodene. I virkeligheten er imidlertid fjerningen av rusk fra interelektrodeområdet nesten alltid delvis. Dette fører til at de elektriske egenskapene til dielektrikumet i inter-elektrodeområdet er forskjellige fra deres nominelle verdier og varierer med tiden. Avstanden mellom elektrodene (gnistgap) justeres av kontrollalgoritmene til den spesifikke maskinen som brukes. Gnistgapet i EDM kan dessverre noen ganger kortsluttes av rusk. Kontrollsystemet til elektroden kan ikke reagere raskt nok til å forhindre at de to elektrodene (verktøy og arbeidsstykke) kortslutter. Denne uønskede kortslutningen bidrar til materialfjerning annerledes enn det ideelle tilfellet. Vi legger stor vekt på spyling for å gjenopprette de isolerende egenskapene til dielektrikumet slik at strømmen alltid skjer i punktet av interelektrodeområdet, og derved minimere muligheten for uønsket formendring (skade) av verktøyelektroden og arbeidsstykke. For å oppnå en spesifikk geometri, ledes EDM-verktøyet langs ønsket bane svært nær arbeidsstykket uten å berøre det. Vi legger stor vekt på ytelsen til bevegelseskontroll i bruk. På denne måten skjer et stort antall strømutladninger/gnister, og hver bidrar til fjerning av materiale fra både verktøy og arbeidsstykke, hvor det dannes små kratere. Størrelsen på kratrene er en funksjon av de teknologiske parameterne som er satt for den spesifikke jobben, og dimensjonene kan variere fra nanoskalaen (som i tilfellet med mikro-EDM-operasjoner) til noen hundrevis av mikrometer under grove forhold. Disse små kratrene på verktøyet forårsaker gradvis erosjon av elektroden kalt "verktøyslitasje". For å motvirke den skadelige effekten av slitasje på arbeidsstykkets geometri, skifter vi kontinuerlig ut verktøyelektroden under en maskineringsoperasjon. Noen ganger oppnår vi dette ved å bruke en kontinuerlig erstattet ledning som elektrode (denne EDM-prosessen kalles også WIRE EDM ). Noen ganger bruker vi verktøyelektroden på en slik måte at bare en liten del av den faktisk er engasjert i maskineringsprosessen, og denne delen endres med jevne mellomrom. Dette er for eksempel tilfellet når man bruker en roterende skive som verktøy-elektrode. Denne prosessen kalles EDM GRINDING. Enda en teknikk vi bruker består av å bruke et sett med elektroder med forskjellige størrelser og former under samme EDM-operasjon for å kompensere for slitasje. Vi kaller denne flerelektrodeteknikken, og er mest brukt når verktøyelektroden replikerer i negativ ønsket form og føres mot emnet langs en enkelt retning, vanligvis den vertikale retningen (dvs. z-aksen). Dette ligner verktøyets synke ned i den dielektriske væsken som arbeidsstykket er nedsenket i, og derfor omtales det som DIE-SINKING EDM_cc781905-5cde-3194-6bad_5b-5cc-1scde kalt _cc781905-5cde-3194-bb3b-5cde 3194-bb3b-136bad5cf58d_CONVENTIONAL EDM or RAM EDM). Maskinene for denne operasjonen heter SINKER EDM. Elektrodene for denne typen EDM har komplekse former. Hvis den endelige geometrien oppnås ved å bruke en vanligvis enkel formet elektrode som beveges langs flere retninger og også er utsatt for rotasjoner, kaller vi det EDM FRESING. Mengden slitasje er strengt avhengig av de teknologiske parameterne som brukes i operasjonen (polaritet, maksimal strøm, åpen kretsspenning). For eksempel, in micro-EDM, også kjent som m-EDM, er disse parameterne vanligvis satt til verdier som genererer alvorlig slitasje. Derfor er slitasje et stort problem på det området som vi minimerer ved å bruke vår akkumulerte kunnskap. For å minimere slitasje på grafittelektroder, reverserer for eksempel en digital generator, kontrollerbar innen millisekunder, polariteten når elektroerosjon finner sted. Dette resulterer i en effekt som ligner på elektroplettering som kontinuerlig legger den eroderte grafitten tilbake på elektroden. I en annen metode, en såkalt ''Zero Wear''-krets, minimerer vi hvor ofte utladningen starter og stopper, og holder den på så lenge som mulig. Materialfjerningshastigheten ved maskinering med elektrisk utladning kan estimeres fra:

 

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

 

Her er MRR i mm3/min, I er strøm i Ampere, Tw er arbeidsstykkets smeltepunkt i K-273,15K. Exp står for eksponent.

 

På den annen side kan slitasjehastigheten Wt til elektroden fås fra:

 

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

 

Her er Wt i mm3/min og Tt er smeltepunktet for elektrodematerialet i K-273.15K

 

Til slutt kan slitasjeforholdet mellom arbeidsstykket og elektrode R fås fra:

 

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

 

Her er Tr forholdet mellom arbeidsstykkets smeltepunkt og elektrode.

 

 

 

SINKER EDM :

 

Sinker EDM, også referert til som CAVITY TYPE EDM or_cc781905-51cde-3dm_electronic ancde_5cde_5cde_5cde_5cde_5cde_5cde_5cde_5cde Elektroden og arbeidsstykket er koblet til en strømforsyning. Strømforsyningen genererer et elektrisk potensial mellom de to. Når elektroden nærmer seg arbeidsstykket, oppstår dielektrisk sammenbrudd i væsken, og danner en plasmakanal, og en liten gnist hopper. Gnistene slår vanligvis en om gangen fordi det er svært usannsynlig at forskjellige steder i mellomelektroderommet har identiske lokale elektriske egenskaper som vil gjøre det mulig for en gnist å oppstå på alle slike steder samtidig. Hundretusenvis av disse gnistene oppstår på tilfeldige punkter mellom elektroden og arbeidsstykket per sekund. Ettersom grunnmetallet eroderer, og gnistgapet deretter øker, senkes elektroden automatisk av vår CNC-maskin slik at prosessen kan fortsette uavbrutt. Utstyret vårt har kontrollsykluser kjent som ''on time'' og ''off time''. På-tidsinnstillingen bestemmer lengden eller varigheten av gnisten. En lengre tid gir et dypere hulrom for den gnisten og alle påfølgende gnister for den syklusen, og skaper en grovere finish på arbeidsstykket og omvendt. Av-tiden er tidsperioden som en gnist erstattes av en annen. En lengre av-tid tillater det dielektriske fluidet å skylle gjennom en dyse for å rense ut det eroderte rusk, og derved unngå kortslutning. Disse innstillingene justeres i mikrosekunder.

 

 

 

WIRE EDM :

 

In WIRE ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING (WEDM), also called WIRE-CUT EDM or WIRE CUTTING, we feed a tynn enkelttrådet metalltråd av messing gjennom arbeidsstykket, som er nedsenket i en tank med dielektrisk væske. Wire EDM er en viktig variant av EDM. Vi bruker av og til wire-cut EDM for å kutte plater så tykke som 300 mm og for å lage stanser, verktøy og dyser av harde metaller som er vanskelige å bearbeide med andre produksjonsmetoder. I denne prosessen som ligner konturskjæring med en båndsag, holdes tråden, som hele tiden mates fra en spole, mellom øvre og nedre diamantføringer. De CNC-kontrollerte føringene beveger seg i x-y-planet, og den øvre føringen kan også bevege seg uavhengig i z-u-v-aksen, noe som gir opphav til muligheten til å kutte koniske og overgangsformer (som sirkel på bunnen og kvadrat ved toppen). Den øvre guiden kan kontrollere aksebevegelser i x–y–u–v–i–j–k–l–. Dette gjør at WEDM kan kutte svært intrikate og delikate former. Gjennomsnittlig skjæresnitt på utstyret vårt som oppnår de beste økonomiske kostnadene og bearbeidingstiden er 0,335 mm ved bruk av Ø 0,25 messing-, kobber- eller wolframtråd. Imidlertid er de øvre og nedre diamantføringene til vårt CNC-utstyr nøyaktige til omtrent 0,004 mm, og kan ha en skjærebane eller snitt så liten som 0,021 mm ved bruk av Ø 0,02 mm tråd. Så veldig smale kutt er mulig. Kuttebredden er større enn bredden på tråden fordi det oppstår gnister fra sidene av tråden til arbeidsstykket, noe som forårsaker erosjon. Denne ''overkuttingen'' er nødvendig, for mange applikasjoner er den forutsigbar og kan derfor kompenseres for (i mikro-EDM er dette ikke ofte tilfellet). Trådsnellene er lange—en 8 kg spole med 0,25 mm tråd er litt over 19 kilometer lang. Tråddiameteren kan være så liten som 20 mikrometer og geometripresisjonen er i nærheten av +/- 1 mikrometer. Vi bruker vanligvis ledningen bare én gang og resirkulerer den fordi den er relativt billig. Den beveger seg med en konstant hastighet på 0,15 til 9m/min og en konstant snitt (spor) opprettholdes under et kutt. I den trådkuttede EDM-prosessen bruker vi vann som den dielektriske væsken, og kontrollerer dens resistivitet og andre elektriske egenskaper med filtre og avionisatorenheter. Vannet skyller det kuttede rusk bort fra skjæresonen. Spyling er en viktig faktor for å bestemme maksimal matehastighet for en gitt materialtykkelse, og derfor holder vi den konsistent. Kuttehastighet i wire EDM er oppgitt i form av tverrsnittsareal kuttet per tidsenhet, slik som 18 000 mm2/time for 50 mm tykt D2 verktøystål. Den lineære skjærehastigheten for dette tilfellet vil være 18 000/50 = 360 mm/time. Materialfjerningshastigheten i wire EDM er:

 

MRR = Vf xhxb

 

Her er MRR i mm3/min, Vf er matehastigheten til tråden inn i arbeidsstykket i mm/min, h er tykkelse eller høyde i mm, og b er snittet, som er:

 

b = dw + 2s

 

Her er dw tråddiameter og s er gap mellom tråd og arbeidsstykke i mm.

 

Sammen med strammere toleranser har våre moderne fleraksede EDM trådskjæringsmaskiner lagt til funksjoner som multihoder for å kutte to deler samtidig, kontroller for å forhindre wirebrudd, automatiske selvgjengende funksjoner i tilfelle wirebrudd, og programmert maskineringsstrategier for å optimere driften, rett- og vinkelskjæreevner.

 

Wire-EDM gir oss lave restspenninger, fordi det ikke krever høye skjærekrefter for fjerning av materiale. Når energien/effekten per puls er relativt lav (som i etterbehandlingsoperasjoner), forventes liten endring i de mekaniske egenskapene til et materiale på grunn av lave restspenninger.

 

 

 

ELEKTRISK UTSLIPNING (EDG) : Slipeskivene inneholder ikke slipemidler, de er laget av grafitt eller messing. Gjentatte gnister mellom det roterende hjulet og arbeidsstykket fjerner materiale fra arbeidsstykkets overflater. Materialfjerningshastigheten er:

 

MRR = K x I

 

Her er MRR i mm3/min, I er strøm i Ampere, og K er arbeidsstykkets materialfaktor i mm3/A-min. Vi bruker ofte elektrisk utladningssliping for å sage smale spalter på komponenter. Noen ganger kombinerer vi EDG (Electrical-Discharge Grinding) prosess med EKG (Electrochemical Grinding) prosess hvor materiale fjernes ved kjemisk påvirkning, de elektriske utladningene fra grafitthjulet bryter opp oksidfilmen og vaskes bort av elektrolytten. Prosessen kalles ELECTROCHEMICAL-DISCHARGE GRINDING (ECDG). Selv om ECGD-prosessen bruker relativt mer strøm, er den en raskere prosess enn EDG. Vi sliper for det meste karbidverktøy med denne teknikken.

 

 

 

Bruksområder for maskinering av elektrisk utladning:

 

Prototype produksjon:

 

Vi bruker EDM-prosessen i formfremstilling, verktøy- og formproduksjon, samt for å lage prototyper og produksjonsdeler, spesielt for romfarts-, bil- og elektronikkindustrien der produksjonsmengdene er relativt lave. I Sinker EDM maskineres en grafitt-, kobber-wolfram- eller ren kobberelektrode til ønsket (negativ) form og mates inn i arbeidsstykket på enden av en vertikal ram.

 

Making av myntform:

 

For å lage matriser for å produsere smykker og merker ved mynt (stempling) prosessen, kan den positive masteren være laget av sterling sølv, siden (med passende maskininnstillinger) masteren er betydelig erodert og brukes bare én gang. Den resulterende negative formen blir deretter herdet og brukt i en dråpehammer for å produsere stemplede flater fra utskårne arkemner av bronse, sølv eller lavfast gulllegering. For merker kan disse flatene formes videre til en buet overflate av en annen dyse. Denne typen EDM utføres vanligvis nedsenket i et oljebasert dielektrikum. Den ferdige gjenstanden kan foredles ytterligere ved hard (glass) eller myk (maling) emaljering og/eller galvanisert med rent gull eller nikkel. Mykere materialer som sølv kan være håndgravert som en raffinement.

 

Boring av små hull:

 

På våre trådkuttede EDM-maskiner bruker vi småhullsborings-EDM for å lage et gjennomgående hull i et arbeidsstykke som vi kan tre tråden gjennom for den trådkuttede EDM-operasjonen. Separate EDM-hoder spesifikt for småhullsboring er montert på våre wirekuttemaskiner som gjør at store herdede plater kan få ferdige deler erodert fra dem etter behov og uten forboring. Vi bruker også lite hull EDM for å bore rader med hull inn i kantene på turbinblader som brukes i jetmotorer. Gassstrøm gjennom disse små hullene gjør at motorene kan bruke høyere temperaturer enn ellers mulig. De høytemperatur, veldig harde, enkeltkrystalllegeringene disse bladene er laget av, gjør konvensjonell maskinering av disse hullene med høyt sideforhold ekstremt vanskelig og til og med umulig. Andre bruksområder for småhulls EDM er å lage mikroskopiske åpninger for drivstoffsystemkomponenter. I tillegg til de integrerte EDM-hodene, distribuerer vi frittstående småhullsboringsmaskiner med x-y-akser for å maskinere blinde eller gjennomgående hull. EDM borer borehull med en lang messing- eller kobberrørelektrode som roterer i en chuck med en konstant strøm av destillert eller avionisert vann som strømmer gjennom elektroden som et spylemiddel og dielektrikum. Noen småhullsborings-EDM-er er i stand til å bore gjennom 100 mm mykt eller til og med herdet stål på mindre enn 10 sekunder. Hull mellom 0,3 mm og 6,1 mm kan oppnås i denne boreoperasjonen.

 

Maskinering av metalldesintegrasjon:

 

Vi har også spesielle EDM-maskiner for det spesifikke formålet å fjerne ødelagte verktøy (bor eller kraner) fra arbeidsstykker. Denne prosessen kalles ''metalldesintegrasjonsmaskinering''.

 

 

 

Fordeler og ulemper Maskinering med elektrisk utladning:

 

Fordeler med EDM inkluderer maskinering av:

 

- Komplekse former som ellers ville vært vanskelig å produsere med konvensjonelle skjæreverktøy

 

- Ekstremt hardt materiale med svært nære toleranser

 

- Svært små arbeidsstykker der konvensjonelle skjæreverktøy kan skade delen på grunn av for mye skjæreverktøytrykk.

 

- Det er ingen direkte kontakt mellom verktøy og arbeidsstykke. Derfor kan delikate seksjoner og svake materialer bearbeides uten forvrengning.

 

- En god overflatefinish kan oppnås.

 

– Veldig fine hull kan enkelt bores.

 

 

 

Ulemper med EDM inkluderer:

 

- Den langsomme hastigheten på materialfjerning.

 

- Den ekstra tiden og kostnaden som brukes for å lage elektroder for ram/synker EDM.

 

- Å gjengi skarpe hjørner på arbeidsstykket er vanskelig på grunn av elektrodeslitasje.

 

– Strømforbruket er høyt.

 

- ''Overcut'' dannes.

 

- Overdreven verktøyslitasje oppstår under bearbeiding.

 

- Elektrisk ikke-ledende materialer kan kun bearbeides med spesifikk oppsett av prosessen.