– Pajtás, hogyan vágja a fémet anélkül, hogy hozzáér? – kérdezte tőlem.
És ekkor jöttem rá, hogy olyan régóta dolgozunk ebben a szakmában, hogy feltételezzük, hogy mindenki tudja, mi az a Wire EDM. Ők nem. Még ügyfeleink is összezavarodnak, és ezek olyan precíziós alkatrészeket rendelnek, amelyek nagyobb tűrést igényelnek, mint egy… nos, mindegy, érted a lényeget.
Szóval tessék. A vezetékes szikraforgácsolást valaki magyarázta, aki 18 éve csinálja ezt, és hátproblémái vannak ennek bizonyításához.
A valódi név (és miért nem használja senki)
A Wire EDM a Wire Electrical Discharge Machining rövidítése. Vannak, akik ezt huzaleróziónak, szikraforgácsolásnak, vagy – ha már nagyon régi-iskolás – szikraeróziónak nevezik. A jenkik néha "sajtvágónak" hívják, amit én viccesnek találok, de valahogy pontosnak is.
A helyzet azonban a következő: üzletünkben senki sem mondja ki teljesen a „Wire EDM” szót. Ez csak "a drótgép" vagy "a Fanuc" (mert ebből van három márkánk), vagy néha "az a rohadt temperamentumos gép a sarokban", amikor fájdalmat okoz nekünk.
Ami, hadd mondjam el, gyakrabban, mint szeretném.
Szóval mi az igazából?
Rendben, képzeld el, hogy megpróbálsz átvágni egy edzett acéltömböt. Edzett, ami azt jelenti, hogy hagyományos módszerekkel nem lehet fúrni, marni, vagy bármit megcsinálni vele. Ez rohadt túl kemény – megfelelő szerszámacél, 60 HRC, az a cucc, ami nevet a keményfém vágókon.
A vezetékes EDM nem érdekel. Át fog vágni, mint a vaj. Nos, nagyon lassú vaj. Nagyon drága, nagyon precíz vaj.
Így működik (és ígérem, ez az egyszerűsített verzió):
Rendelkezik egy szuper-vékony dróttal – általában 0,25 mm-ről beszélünk, vékonyabb, mint egy gitárhúr –, amely két vezető között van megfeszítve. Ez a vezeték egy elektródaként működik. Az Ön munkadarabja a másik elektróda. Mindkettő ionmentesített vízbe merült (a katasztrófáról később).
Ezután elektromos áramot vezet át a vezetéken, és másodpercenként több ezer apró szikrát hoz létre – mint miniatűr villámokat – a vezeték és az alkatrésze között. Minden szikra megolvaszt egy apró fémet, és a víz kiöblíti a törmeléket.
A huzal valójában soha nem érinti a munkadarabot. Mindig van egy apró rés – talán 0,01 mm –, ahol minden szikra keletkezik. Ez olyan, mint a varázslat, kivéve, hogy ez a fizika, és sokkal drágább, mint a varázslat.
Miért csináljuk ezt (ha létezik szokásos megmunkálás)
Jó kérdés. A szokásos CNC marás gyorsabb, olcsóbb és egyszerűbb. Akkor miért bajlódna a vezetékes EDM-mel?
Mert néha olyan dolgokat kell megtennie, amelyeket a szokásos megmunkálás egyszerűen nem képes:
Edzett anyagok– Ezt már említettem, de ez óriási. Egész nap olyan szerszámacél alkatrészeket vágunk, amelyek tönkretennék a szokásos vágószerszámokat.
Lehetetlen formák– Próbáljon meg marni egy négyzet alakú belső sarkot. Menj, várok. Nem lehet megtenni, igaz? A vágó kerek. De a vezetékes szikraforgácsolással megfelelő éles belső sarkok lehetnek, mert a huzal irányt változtathat. Múlt hónapban végeztünk egy munkát egy orvostechnikai eszközöket gyártó cégnél (az NDA nem tudja megmondani, hogy ki, de sebészeti műszereket gyártanak), amelynek belső sarkai abszolút kritikusak voltak. A huzalos szikraforgácsolás volt az egyetlen lehetőség.
Apró funkciók– Szűkebbek a hornyok, mint bármelyik szármaró? Nem probléma. Nemrég 0,3 mm széles réseket vágtunk 50 mm-es edzett acélon. Bátran próbáld ki egy malomban.
Nincs vágási erő– Ez az, ami feldobja az embereket. Mivel a huzal soha nem ér hozzá az alkatrészhez, a vágóerő nulla. Nulla. Ez azt jelenti, hogy torzítás nélkül vághat el hihetetlenül finom vagy vékony falú{3}}részeket. Tavaly vágtunk néhány 0,5 mm falvastagságú repülőgép-tartót. Egy malomban csak rezegtek és összetörtek.
A különböző típusok (mert persze vannak)
Valójában két fő íz létezik:
Két-tengelyű gép– Az alaptípus. A huzal egyenesen megy fel és le, függőleges falakat vág. Ez a legtöbb az üzletben. A három Fanuc gépünk mind két-tengelyes, és munkánk valószínűleg 80%-át ők végzik.
Négy{0}}tengelyű gép– A díszesek, ahol a felső és alsó huzalvezetők egymástól függetlenül mozoghatnak. Ez azt jelenti, hogy vághat kúpos falakat, összetett 3D-s formákat, turbinalapátokat és hasonlókat. Van egy Mitsubishi négy{3}tengelyes egységünk, amely többe került, mint a házam (szó szerint – megnéztem a számlát, amikor 2019-ben vásároltuk, majd megnéztem a jelzáloghitelemet, és sírtam egy kicsit).
Régebben voltak „utazó vezeték” és az „állóhuzal” különbségek, de az utazóhuzal évtizedekkel ezelőtt megnyerte ezt a csatát. Most el kell mennie egy múzeumba, hogy egy álló drótgépet találjon.
Maga a vezeték (ilyen egyszerű dolog, ilyen rémálom)
Azt gondolnád, hogy a vezeték egyszerű, igaz? Csak drót.
Ó, te édes nyári gyermek.
Leginkább sárgarézhuzalt használunk – ez valójában horgany{0}}bevonatú sárgaréz, amely jól vezeti az elektromosságot, és nem pattan el olyan könnyen. A tipikus méret 0,25 mm átmérőjű, bár 0,1 mm-től (nagyon finom munkához) 0,3 mm-ig (durva vágáshoz) mindent raktározunk.
A vezeték drága. Nem "luxusautó" drága, de egy 5 kg-os orsó a minőségtől függően körülbelül 80-120 fontba kerül, és ezek a gépek úgy mennek át rajta, mint… nos, képzeld el, hogy dróttal kötsz, amit menet közben eldobsz. Valószínűleg évente 15 000 fontot költünk csak vezetékre. Jenny a beszámolókból ezt hozza fel Minden. Egyetlen. Költségvetés. Találkozó.
És itt van a mókás rész: a vezetéket egyszer használják, majd lekötik. Pontosan egyszer halad át a vágási zónán, elektromosan erodálódik és legyengül, majd egyenesen a hulladékgyűjtőbe kerül. Van egy hatalmas szemetes használt drót a bolt sarkában. Az újrahasznosító gyűjtés minden második kedden érkezik, és még ők is összezavarodnak attól, hogy mennyi vezetéket termelünk.
A vezetékszakadások létünk veszélyei. A gép szépen zúg, vág egy alkatrészt, majd SNAP. A vezeték elszakad. A gép leáll. Új vezetéket kell átfűzni (ami egyes részeken 20 percig is eltarthat), meg kell találni, hol volt a vágásban, és újra kell indítani. Elveszített idő, elveszett pénz, és ha én vagyok, akkor elvesztetted a türelmedet, mert ma ez a HARMADIK szünet.
Miért szakad el a vezeték? Válasszon:
A szikrabeállítások túl agresszívak
Rossz a vezeték feszessége
Szennyezett dielektromos folyadék
Balszerencse (ez jogos ok)
A Merkúr retrográdban (viccel, de csak most)
A vízhelyzet (vagy: miért őrültek a villanyszámláink)
Emlékszel, említettem az ionmentes vizet? Igen, ez egy egész dolog.
A vezetékes szikraforgácsológépben lévő víz többféle célt szolgál:
Hűti a szikrazónát
Elöblíti a fémtörmeléket
Dielektrikumként működik (elektromos szigetelő, amíg a feszültség elég magas nem lesz a szikrázáshoz)
De ionmentesíteni KELL – vagyis minden ásványi anyagot és iont eltávolítanak. A rendszeres csapvíz túl könnyen vezetné az áramot, és csak rövidzárlatot okozna a szabályozott szikrázás helyett.
Tehát van ez a hatalmas ionmentesítő rendszer. Alapvetően egy víztisztító telep a műhelyünk sarkában. Szűrők, gyantatartályok, szivattyúk, a munkálatok. Csak ennek a dolognak a karbantartása évente körülbelül 3000 fontba kerül.
És a víz áramlási sebessége! Percenként több száz litert pumpálunk át ezeken a gépeken. A Mitsubishi körülbelül 60 litert fogyaszt percenként. Ez egy fürdőkád 2-3 percenként. Csak folyamatosan kering, szűr, hűt, recirkulál.
Környezetvédelmi felügyelőnk járt tavaly (kedves nő, nagyon alapos, teljesen megrémített minket), és le volt nyűgözve, hogy milyen tiszta a vízgazdálkodásunk. Úgy tűnik, a legtöbb bolt sokkal rosszabb. Furcsán büszkének éreztük magunkat, mint amikor az anyósa--bókol a takarításért.
Ezeknek a vadállatoknak a programozása (vagy: miért fizetünk túl sokat Jamesnek)
A vezetékes EDM programozás… különleges.
Ez nem olyan, mint a szokásos CNC programozás, ahol csak szárnyalhatja és menet közben állíthatja. Félreértsd, és vagy tönkretettél egy nagyon drága blankot, vagy 20 órát ülsz ott, és levegőt vágsz, mert rosszak az eltolásaid.
James a vezető Wire EDM programozónk. 2007 óta van itt, jobban ismeri ezeket a gépeket, mint a saját gyerekei (az ő szavai, nem az enyémek, bár a felesége nevetett, amikor ezt mondta a tavalyi karácsonyi bulin). Nagyon jól fizetjük, mert találni valakit, aki valóban érti a Wire EDM programozást, olyan, mint egy egyszarvút találni. Egy unikornis, aki jó matekból, és nem bánja, ha egész nap CAD-modelleket bámul.
A szoftver létrehozza a szerszámpályát, de figyelembe kell vennie:
Vezetékeltolás (a vezeték és az alkatrész közötti rés)
Több fogás (durva vágás, sovány vágás, befejező vágás)
Kúpkompenzáció (négy{0}}tengelyes munkához)
Belépési/kilépési stratégiák
Sarokfeltételek
A legtöbb alkatrésznek legalább két lépésre van szüksége. Az első menet – úgynevezett durva vágás – gyorsan eltávolítja az anyag nagy részét. Ezután egy vagy több átfedést kell végrehajtania sokkal finomabb beállításokkal, hogy elérje a felületi minőséget és a méretpontosságot.
Azt a munkát, amit korábban említettem az orvostechnikai eszközöket gyártó cégnél? Öt passz összesen. A durva vágás körülbelül 6 órát vett igénybe. Minden átfutó bérlet további 3-4 órát tett hozzá. James több időt töltött a programozással, mint amennyit a gép vágással töltött.
A számok, amelyeket mindenki szeretne (de üljön le)
– Mennyire pontos? – Minden ügyfél, valaha.
A legtöbb munkánál rutinszerűen ±0,005 mm-t tartunk. Ez ötezred milliméter. Öt mikron. Az emberi hajszál vastagságának körülbelül 1/10-e.
A mi négy-tengelyes Mitsubishinkon, amikor Jamesnek jó napja van, és a gépistenek mosolyognak, ±0,002 mm-t üthetünk. Ez a mérési bizonytalanság területére kerül, ahol nem vagyunk teljesen biztosak abban, hogy mérőberendezéseink elég pontosak ahhoz, hogy ellenőrizzük, mit is készítettünk.
Felületkezelés? Általában körülbelül 0,2-0,4 Ra (ez egy érdességmérés) a lefölözött vágásoknál. Ha nagyon igyekszünk, csökkenjen 0,1 Ra, bár ezen a ponton éveket költesz a célpasszokra.
De itt van a piszkos titok, amit senki sem árul el:A vezetékes szikraforgácsolás LASSÚ.
Az az 50 mm vastag acéllemez, amit korábban említettem? Durva vágás a szokásos beállításokkal? Körülbelül 30-40 négyzetmilliméter percenként. Tehát egy 100 mm x 100 mm-es kivágás 3-4 órát vesz igénybe. AZTÁN megcsinálod az áthalmozott bérleteidet.
Múlt héten idéztünk egy munkát, ahol az ügyfél megdöbbent, hogy 40 óra gépidőt vesz igénybe. – Nem tudnád csak… felgyorsítani? – kérdezték. Hát igen, műszakilag, de akkor az alkatrésze szemétnek tűnik, és a méretpontosság kimegy az ablakon. A Wire EDM-ben nincs ingyen ebéd.
Sebesség vs cél vs pontosság – válassz kettőt, nem lehet mindhárom.
Mikor NE használjam a vezetékes EDM-et (ez az őszinte darab, amit a főnököm szeretné, ha ne írnék)
Nézd, pénzt keresünk, ha a vezetékes EDM szolgáltatásainkat használja. De hadd spóroljak meg egy kis időt és pénzt:
Ha meg tudod marni, akkor daráld. A rendszeres CNC megmunkálás valószínűleg 10-szer gyorsabb, és a legtöbb munka költsége fele.
Ha a tűréshatárok ±0,02 mm-nél lazábbak, valószínűleg nincs szüksége huzal szikraforgácsolásra.
Ha az anyaga puha (alumínium, lágyacél, műanyag), semmiképpen ne használjon huzal szikraforgácsolót. Működni fog, de hatalmas túlzás.
Ha csak külső formákra van szüksége, és azok nem őrülten bonyolultak, a vízsugaras vágás valószínűleg olcsóbb.
Múlt hónapban visszautasítottunk egy munkát – a srác azt akarta, hogy drótozzuk az EDM-et, és vágjunk le néhány alumínium tartót. Egyenesen megmondtam neki: "Tiszta, őrölje meg ezeket. Bármely gépműhely ezt negyedannyi idő alatt meg tudja csinálni féláron." Nagyra értékelte az őszinteséget, és végül egy másik munkát küldött nekünk, amelyhez valójában Wire EDM kellett. Az őszinteség néha kifizetődik.
Bár ne mondd az eladóknak, hogy munkát adok. Már bosszankodtak az augusztusban írt blogbejegyzésem miatt, ami a túlárazott szerszámokról szól. Ez néhány… vitát váltott ki.
Gyakori problémák (vagy: miért álmodom stresszes huzalszakadásról)
A vezeték elszakad– Már említettük, de komolyan, ez a problémáink 80%-a. Kipróbáltunk különböző vezetékeket, különböző feszültségeket, feláldoztunk egy csirkét a gépisteneknek (vicc… többnyire). Néha a gép úgy dönt, hogy utál.
Dielektromos szennyeződés– Fémtörmelék halmozódik fel a vízben, a vezetőképesség megnő, a szikraképződés inkonzisztenssé válik, az alkatrészek durvának tűnnek. Szűrőinket minden héten vallásosan cseréljük. Vallásilag. Az ütemtervben van, piros tollal, kétszer aláhúzva.
Réteg átdolgozása– A szikrázási folyamat során a fém megolvad, és kis mennyiségben újra megszilárdul a vágott felületen. Ez az "újraöntött réteg" talán 0,001-0,01 mm vastag, de keményebb és törékenyebb, mint az alapanyag. Egyes alkalmazások esetében ez nem számít. Másoknál (például a fáradtság szempontjából kritikus alkatrészeknél) ez komoly problémát jelent, és kézi polírozással kell eltávolítani. Tavaly egy F1-es csapat számára készítettünk egy csomó alkatrészt (ismét NDA, de ezek pirosak), ahol az újraöntött réteg eltávolítása 2 óra kézi munkát adott alkatrészenként.
Kúpos– Még két-tengelyű gépen is kúpos lesz, ha a vezeték nem teljesen függőleges. Általában kicsi – talán 0,01 mm-rel 50 mm magasság felett –, de ott van. A kritikus részeken James sok időt tölt a vezeték függőlegességének ellenőrzésével és beállításával. Neki van ez az egész rituálé egy számlapjelzővel, amiről egészen biztos vagyok, hogy legalább 50%-ban babona, de a részek egyenesen jönnek ki, szóval ki vagyok én, hogy ítélkezzek?
Sarokmosás– A belső kanyarokban az öblítés nem olyan jó, így következetlen vágásokat kap. Léteznek kompenzációs stratégiák erre, de ez több programozási időt és általában plusz átutalást jelent. A sarokmosás az oka annak, hogy James magában motyog programozás közben.
A jövő (vagy: mi tartja ébren a mérnököket éjszaka)
Merre tart a Wire EDM technológia?
Gyorsabb vágás– Minden új gépgeneráció 20-30%-kal gyorsabb vágási sebességet követel. A valóságban ez inkább 10-15%, és általában kompromisszumokkal jár a felületkezelés terén. De vállaljuk. A legújabb Fanucunk (ez év márciusában szállították, még mindig kifizetődik) észrevehetően gyorsabb, mint a 2015-ös modellünk.
Jobb automatizálás– A Mitsubishink felügyelet nélkül tud menni egy éjszakán át, HA minden tökéletesen megy. Nagy "ha" ott. Az újabb gépek jobb huzalbefűző rendszerrel rendelkeznek, automatikus huzalfeszesség-beállítással, minden jóval. Az álom a fények-megmunkálása. A valóság az, hogy Steve még mindig reggel 6-kor jön be, hogy ellenőrizze az éjszakai futásokat, mert mindannyian megégettek már.
Integrált mérés– Egyes csúcskategóriás{0}}gépeken ma már vannak olyan mérőrendszerek, amelyek képesek megmérni az alkatrészt anélkül, hogy eltávolítanák a gépből. Nálunk még nincs ilyen (40 GBP, 000+ plusz-), de láttam, hogy bemutatták, és megfelelően lenyűgöző. Körülbelül 30 percet takarítana meg Jamesnek alkatrészenként összetett munkákon.
Jobb szikrázó technológia– Új generátorok, amelyek jobban szabályozzák a szikrajellemzőket. Finomabb felületkezelés, kevesebb újraöntvény, jobb sarokpontosság. Ez a cucc egyre jobb, nem csak marketing szösszenet.
Gyakorlati tippek (olyantól, aki minden hibát elkövetett)
Mivel valószínűleg a vezetékes EDM-munkát fontolgatja, íme néhány keményen{0}}megszerzett bölcsesség:
1. Tervezés vezetékes szikraforgácsoláshoz– A belső sarkok sugara legalább akkora legyen, mint a huzalátmérő + eltolás. Tehát 0,25 mm-es huzal + 0.05mm eltolás=0.3mm minimális sugár. Mindig kapunk rajzokat éles sarkokkal, és el kell magyaráznunk a fizikát a tervezőknek. Gyorsan megöregszik.
2. Hagyjon időt– Ne hívjon minket péntek délután, mert alkatrészre van szüksége hétfő reggel. Ez nem történik meg. A vezetékes szikraforgácsolás IDŐT vesz igénybe. Egy tipikus kis rész minimum 8-12 óra. Az összetett részek napokig is tarthatnak.
3. Az anyag előkészítése számít– Ha a nyersdarab nem feszültségmentes-, a felszabaduló belső feszültségek miatt vágás közben meghajolhat. Akkor a tűréshatárod szemétség. Ne hagyja ki a stresszoldást a kritikus részeken.
4. Kezdő lyukak– A vágás megkezdéséhez szükségünk van egy lyukra, amelyen átvezetjük a huzalt. A legtöbb alkatrésznek először 2-3 mm-es lyukat kell fúrnia. Szerelje be ezeket a tervébe, különben díjat számítunk fel a fúrásért.
5. A költség nem lineáris– Egy második menet hozzáadása megkétszerezi a gépi időt. A szigorúbb tűrések azt jelentik, hogy több átfúrás . 0.01mm-es tűrése 20%-kal többe kerül, mint 0,02 mm. De 0,002 mm tolerancia? Ez dupla vagy háromszoros, mert több extra befejező lépésre van szükségünk, és mindennek tökéletesnek kell lennie.
6. Felületi minőség kontra tűrés– Rokonok, de nem ugyanaz. Lehet szűk tűrése durva felülettel, vagy laza tűrés tükörfényezéssel. Legyen egyértelmű, hogy melyik a fontosabb az Ön alkalmazása szempontjából.
A valósághű alkalmazások
Hol látjuk a legtöbbször a Wire EDM-et?
Szerszám- és szerszámkészítés– Ez kenyér és vaj munka. Lyukasztószerszámok, alakító szerszámok, fröccsöntő betétek. Bármi, amihez összetett formák szükségesek edzett acélból. Valószínűleg munkánk 40%-át szerszámgyártóknak végezzük.
Repülési alkatrészek– Turbinalapátok fogazatai, szerkezeti szerelvények precíz súlymegtakarító kivágásokkal-, bármi, ami titánból készült (amit hagyományosan borzalmas megmunkálni). A múlt hónapban csinált egy adag titán tartót, ami másképp valóban lehetetlen lett volna.
Orvosi eszközök– Sebészeti műszerek, implantátum alkatrészek, minden, amihez precizitás és jó felületkezelés szükséges. Bár az orvosi munkára vonatkozó hatósági papírmunka majdnem megölt minket. Jenny HÁROM HETET töltött az ISO 13485 tanúsítványunk dokumentálásával. Még mindig el van keseredve emiatt.
Precíziós műszerek– Csapmérők, mérőhasábok, ellenőrző készülékek. Az úton lévő kalibráló labor az egyik törzsvásárlónk.
Autóipar– Többnyire prototípus és motorsport munka. A gyártási mennyiségek általában túl magasak a vezetékes szikraforgácsoló gazdaságossághoz. De ennek az F1-es csapatnak? A pénz nem igazán aggodalomra ad okot, ha olyan alkatrészekre van szüksége, amelyek teljesítenek.
Befejezés-(mert ez hosszúra nyúlik)
Szóval, mi az a vezetékes EDM?
Ez egy precíziós fémvágási eljárás, amely elektromos szikrákat használ a fémek erodálására, hihetetlen pontosságra képes, és olyan anyagokat és formákat tud vágni, amelyek normál megmunkálással lehetetlenek lennének. Lassú, kissé drága, időnként temperamentumos, és bizonyos típusú munkákhoz feltétlenül szükséges.
Érdemes tanulni? Ha a gyártásban dolgozol, akkor feltétlenül. Ha valaha is kemény anyagokból készült összetett alkatrészekre van szüksége, valószínűleg végül valakivel fog beszélni, mint én.
Elfogultak vagyunk, mert négy vezetékes szikraforgácsoló gépünk van, és le kell foglalnunk őket, hogy igazoljuk a létezésüket Jennynek a könyvelésben? Talán. De valóban figyelemre méltó gépek, amikor szükséged van arra, amit tudnak.
Ha szeretnéd látni őket működés közben, minden hónap első csütörtökén bolondtúrákat szervezünk (következő december 1., e-mailben írj Sandrának, hogy foglaljon helyet). Méltányos figyelmeztetés: nem izgalmas nézni őket – csak egy vékony huzal, amely lassan halad át a fémen, és semmi drámai nem történik. De az eredmények elég látványosak.
És hozz füldugót. A dielektromos szivattyúk HANGOSAK.
P.S.– Ja, és ha a Wire EDM érdekli, tudnod kell az unokatestvéréről:Sinker EDM(más néven Ram EDM). Alakú elektródát használ, amely lefelé süllyesztve üregeket éget fémmé – briliáns formakészítéshez. Ugyanaz a szikraelv, teljesen más alkalmazások. Nincs ilyenünk, ami megkímél attól, hogy egy újabb hatalmas villanyszámlát magyarázzak el Jennynek.