Gia công các hình học phức tạp bằng thép công cụ cứng thể hiện một xung đột cơ bản trong sản xuất. Các nhóm kỹ thuật phải đạt được dung sai vi mô đồng thời tránh hiện tượng biến dạng nhiệt và mài mòn dụng cụ vốn có trong phay CNC truyền thống. Khi làm việc với các vật liệu có nhiệt độ vượt quá 50 HRC, các dụng cụ cắt vật lý sẽ bị lệch, mòn nhanh và gây ra ứng suất lên phôi. Các nhà sản xuất sản xuất khuôn ép phun, khuôn ép đùn và các bộ phận hàng không vũ trụ phải cân bằng giữa nhu cầu về độ chính xác kích thước cực cao với chi phí ngày càng tăng của các hoạt động hoàn thiện thứ cấp và các bộ phận bị loại bỏ do cong vênh xử lý nhiệt sau gia công.
Gia công phóng điện hoàn toàn bỏ qua lực cắt vật lý. Bằng cách sử dụng quy trình ăn mòn nhiệt không tiếp xúc, nó loại bỏ vật liệu với khả năng dự đoán tuyệt đối bất kể độ cứng của kim loại. Sử dụng Brass Wire EDM cung cấp nền tảng tối ưu về độ dẫn điện, độ bền kéo cao và hiệu quả chi phí cho việc cắt khuôn và bộ phận kim loại có độ chính xác cao. Phương pháp này cho phép các cửa hàng cắt các chi tiết sau khi xử lý nhiệt, duy trì độ chính xác và loại bỏ hiện tượng biến dạng.
Gia công sau xử lý nhiệt: Brass Wire EDM cho phép cắt kim loại sau khi chúng đã được làm cứng, loại bỏ hiệu quả nguy cơ biến dạng kích thước liên quan đến trình tự xử lý nhiệt truyền thống.
Loại bỏ các hoạt động thứ cấp: Quá trình này mang lại bề mặt hoàn thiện cực kỳ mịn và các cạnh không có gờ, thường loại bỏ nhu cầu đánh bóng, mài hoặc mài thứ cấp bằng tay.
Tỷ lệ chi phí trên hiệu suất: Dây đồng trơn vẫn là tiêu chuẩn công nghiệp do mức giá tiết kiệm kết hợp với tốc độ cắt đáng tin cậy, độ bền kéo cao và khả năng tạo tia lửa ổn định.
Kiểm soát nhiệt bằng cách nhấn chìm: Việc sử dụng Máy EDM dây đồng thau xử lý chìm là rất quan trọng để duy trì sự ổn định nhiệt và xả cặn hiệu quả khi cắt các khoang khuôn dày hoặc có độ phức tạp cao.
Xác định các yêu cầu cho gia công không tiếp xúc bắt đầu bằng việc hiểu những hạn chế của phay thông thường. Lực cắt vật lý làm biến dạng các đặc tính của bộ phận mỏng manh, gây ra độ lệch dụng cụ trong phạm vi mở rộng và làm suy giảm nhanh chóng dụng cụ cacbua rắn khi cắt các hợp kim cứng. Một giải pháp thay thế thành công phải loại bỏ vật liệu mà không gây áp lực cơ học lên phôi. Điều này đảm bảo các bức tường mỏng và các chi tiết phức tạp vẫn còn nguyên vẹn. Các nhà chế tạo công cụ cần một quy trình bỏ qua độ cứng của vật liệu. Cho dù cắt thép nhẹ đã ủ hay thép công cụ D2 đã cứng hoàn toàn, cơ chế loại bỏ vật liệu phải nhất quán và có thể dự đoán được.
Chúng tôi đánh giá thành công gia công dựa trên độ ổn định kích thước, tính toàn vẹn bề mặt và độ chính xác hình học. Khi một xưởng phay một khoang khuôn, máy cắt sẽ để lại các góc bán kính. Xói mòn dây để lại các góc nhọn bên trong chỉ được quyết định bởi đường kính dây và khe hở tia lửa. Sự khác biệt cơ bản này làm thay đổi cách các kỹ sư thiết kế các khuôn chèn và khuôn ép đùn.
Quá trình này sử dụng dây đồng thau siêu mịn, được cấp liên tục để tạo ra tia lửa điện có kiểm soát. Những chất phóng điện này đạt đến nhiệt độ đủ cao để làm tan chảy và làm bay hơi các vật liệu dẫn điện ngay lập tức. Dây đóng vai trò là điện cực, di chuyển dọc theo đường CNC được lập trình để cắt xuyên qua kim loại. Máy điều khiển điện áp, cường độ dòng điện và thời gian bật/tắt tia lửa điện để quyết định tốc độ cắt và độ bóng bề mặt.
Chất lỏng điện môi, điển hình là nước khử ion, đóng vai trò bắt buộc trong môi trường này. Nó kiểm soát khe hở tia lửa bằng cách hoạt động như một chất cách điện cho đến khi điện áp đạt đến ngưỡng để nhảy khe hở. Khi tia lửa xuất hiện, chất lỏng ngay lập tức làm mát phôi và cuốn trôi các hạt cực nhỏ bị ăn mòn. Nếu không xả nước đúng cách, các hạt này sẽ gây ra tia lửa điện thứ cấp, làm suy giảm độ hoàn thiện bề mặt và dẫn đến đứt dây.
Bộ điều khiển CNC định vị dây trên điểm bắt đầu được lập trình.
Điện áp được đặt qua khe hở giữa dây và phôi.
Chất lỏng điện môi bị phá vỡ, cho phép tia lửa nhảy vào khe hở.
Tia lửa làm tan chảy một miệng hố cực nhỏ trên phôi.
Chất lỏng làm vỡ bong bóng hơi, đẩy các mảnh vụn đi.
Dây tiến liên tục từ ống cấp nguồn đến thùng rác để đảm bảo bề mặt cắt mới.
Các vết cắt bên trong khoang kín yêu cầu các lỗ khởi động được khoan trước để luồn dây trước khi chu trình cắt bắt đầu. Người vận hành thường tạo ra chúng bằng cách sử dụng máy khoan EDM lỗ nhanh. Dây đồng được luồn qua lỗ, cố định ở thanh dẫn hướng phía dưới và được căng trước khi máy bắt đầu tạo tia lửa điện và bắt đầu cắt biên dạng bên trong. Bạn không thể đâm một sợi dây vào một khối thép rắn. Quy trình làm việc đòi hỏi phải lập kế hoạch cẩn thận về các vị trí lỗ bắt đầu để tối ưu hóa đường cắt và giảm thiểu thời gian di chuyển ngang nhanh.
Đồng thau là một hợp kim thường bao gồm tỷ lệ đồng và kẽm là 63/37. Cấu hình luyện kim cụ thể này làm cho nó có hiệu quả cao đối với các ứng dụng phóng điện. Đồng có tính dẫn điện cao, đảm bảo truyền tia lửa hiệu quả từ máy đến phôi. Kẽm có điểm hóa hơi thấp hơn, giúp hấp thụ nhiệt trong quá trình cắt và hỗ trợ làm mát và làm sạch vùng cắt.
Độ bền kéo là một yếu tố bắt buộc khác. Dây đồng tiêu chuẩn phải chịu được lực căng cơ học cao để giữ thẳng hoàn toàn giữa các thanh dẫn hướng trên và dưới. Độ cứng này giúp dây không bị cong hoặc đứt khi cắt tốc độ cao hoặc cắt côn mạnh. Nó đảm bảo độ chính xác về kích thước trên toàn bộ trục Z. Khi cắt một khối dày 100mm, bất kỳ sự lệch nào của dây đều dẫn đến khoang hình chuông. Đồng thau có độ bền kéo cao chống lại sự lệch này.
Chất liệu dây |
Độ dẫn điện |
Độ bền kéo |
Ứng dụng chính |
|---|---|---|---|
Đồng thau trơn (63/37) |
Xuất sắc |
Cao (900 N/mm²) |
Làm khuôn chung, các bộ phận chính xác tiêu chuẩn. |
Đồng thau mạ kẽm |
Tốt |
Cao (900 N/mm²) |
Cắt tốc độ cao, điều kiện xả nước kém. |
Molypden |
Vừa phải |
Cực độ (1900 N/mm²) |
Gia công vi mô, chi tiết siêu mịn. |
Quy trình vận hành thay đổi đáng kể khi thực hiện xói mòn dây. Các nhà sản xuất công cụ làm cứng khối thép—chẳng hạn như thép công cụ H13, D2 hoặc S7—trước khi cắt khoang khuôn. Trình tự này duy trì độ chính xác nghiêm ngặt. Nó giúp loại bỏ hiện tượng cong vênh, co giãn và dịch chuyển kích thước không thể đoán trước xảy ra khi xử lý nhiệt các bộ phận gia công truyền thống. Vết cắt cuối cùng chính xác là kích thước cuối cùng, không cần bù cho sự giãn nở nhiệt.
Hãy xem xét một khuôn dập lũy tiến. Nếu bạn nghiền khối khuôn ở trạng thái ủ và sau đó gửi nó đến bộ xử lý nhiệt, khối sẽ di chuyển. Các lỗ sẽ dịch chuyển ra khỏi vị trí. Các cạnh sẽ cong vênh. Bạn phải để lại mức cho phép mài và dành hàng giờ để phay cứng hoặc mài khối trở lại dung sai. Xói mòn dây loại bỏ toàn bộ vòng điều chỉnh thứ cấp này. Bạn làm cứng khối trống, khoan các lỗ bắt đầu và cắt dây hình học cuối cùng để in.
Hệ thống xói mòn dây tiên tiến đạt được dung sai chặt chẽ đến +/- 0,0001 inch (0,0025 mm). Công nghệ này vượt trội trong việc cắt các góc bên trong sắc nét, bán kính gần như bằng 0 được xác định bởi bán kính của dây, thường nằm trong khoảng từ 0,10 mm đến 0,30 mm. Nó dễ dàng tạo ra các côn phức tạp, các khe có tỷ lệ khung hình cao và các đường trục phức tạp mà về mặt vật lý không thể tiếp cận được bằng dao phay ngón quay.
Khi thiết kế khuôn ép đùn cho các cấu hình nhôm, các kỹ sư yêu cầu hình học bên trong phức tạp với các góc nghiêng khác nhau. Máy nghiền ngón tiêu chuẩn không thể gia công một góc nhọn bên trong; nó luôn để lại bán kính bằng công cụ. Xói mòn dây cắt các cấu hình này một cách chính xác. Các thanh dẫn hướng trên và dưới di chuyển độc lập, cho phép máy cắt đồng thời hình vuông ở mặt trên của khối và hình tròn ở mặt dưới.
Nhiều lượt Brass Wire EDM đạt được giá trị trung bình độ nhám bề mặt (Ra) đặc biệt. Bằng cách thực hiện một bước gia công thô, sau đó là một số lần lướt qua công suất thấp, quy trình này sẽ để lại một lớp hoàn thiện mờ, đồng nhất. Khả năng này giúp tiết kiệm đáng kể lao động và thời gian bằng cách loại bỏ công việc bàn ghế thủ công, đánh bóng bằng tay hoặc mài. Loại bỏ sự can thiệp thủ công sẽ ngăn ngừa lỗi của con người và bảo vệ tính toàn vẹn về kích thước của các thành phần khuôn quan trọng.
Trình tự cắt điển hình bao gồm một lần cắt thô để thả sên, tiếp theo là hai đến bốn lần cắt lướt. Quá trình cắt thô sử dụng cường độ dòng điện cao để loại bỏ vật liệu nhanh chóng, để lại bề mặt thô ráp và một lượng nhỏ lớp đúc lại. Các lần cắt lướt tiếp theo sử dụng phân cực đảo ngược và năng lượng thấp để loại bỏ micron vật liệu, loại bỏ lớp đúc lại và tinh chỉnh lớp hoàn thiện bề mặt xuống còn 0,1 µm Ra. Lớp hoàn thiện này thường đáp ứng các yêu cầu đối với khuôn ép nhựa ngay khi ra khỏi máy.
Cấu hình thiết bị thường rơi vào môi trường không ngập nước và ngập hoàn toàn. Máy không chìm dựa vào hệ thống xả đồng trục, trong đó vòi phun hướng dòng nước vào vùng cắt. Hệ thống ngập hoàn toàn đặt toàn bộ phôi dưới nước bên trong bể làm việc kín, mang lại lợi thế vận hành khác biệt cho các bộ phận phức tạp.
Tính năng |
Không chìm (đồng trục) |
Hoàn toàn chìm |
|---|---|---|
Ổn định nhiệt |
Có thể thay đổi, phụ thuộc vào nhiệt độ phòng xung quanh. |
Tuyệt vời, nước đóng vai trò như một chất tản nhiệt. |
Hiệu quả xả nước |
Kém ở những phần dày, nước làm chệch hướng. |
Áp lực vượt trội, đồng đều xuyên qua rãnh cắt. |
Cắt côn |
Khó khăn, vòi phun va chạm với nhau. |
Lý tưởng, không có sự can thiệp của vòi phun. |
Đứt dây |
Rủi ro cao hơn do các mảnh vụn bị mắc kẹt. |
Rủi ro thấp hơn, các mảnh vụn trôi đi. |
MỘT Máy gia công dây đồng thau nhúng chìm duy trì nhiệt độ ổn định, được điều chỉnh trên toàn bộ phôi. Chất lỏng điện môi xung quanh hoạt động như một bộ tản nhiệt lớn. Điều này ngăn chặn sự giãn nở nhiệt cực nhỏ trong các chu kỳ cắt dài, không cần giám sát, đảm bảo milimet đầu tiên của vết cắt thẳng hàng hoàn hảo với milimet cuối cùng.
Sự dao động nhiệt độ trong xưởng máy làm mất đi độ chính xác. Sự thay đổi một độ C trong khối thép 500mm sẽ gây ra sự giãn nở nhiệt đáng kể. Khi quá trình cắt mất 40 giờ để hoàn thành, nhiệt độ môi trường sẽ thay đổi. Nhúng bộ phận vào bể nước được kiểm soát nhiệt độ sẽ khóa vật liệu về kích thước. Bộ làm lạnh duy trì nhiệt độ nước trong khoảng 0,1 độ, đảm bảo sự ổn định tuyệt đối từ sáng thứ Hai đến chiều thứ Tư.
Ngâm hoàn toàn cải thiện đáng kể dòng chảy của chất điện môi thông qua các vết cắt sâu. Khi gia công đế khuôn dày, trọng lực và áp suất nước phối hợp với nhau để loại bỏ các hạt bị ăn mòn khỏi rãnh cắt. Điều này ngăn ngừa tia lửa điện thứ cấp do các mảnh vụn bị mắc kẹt, có thể làm lõm bề mặt phôi hoặc gây đứt dây nghiêm trọng.
Trong thiết lập không ngập nước, vòi phun nước áp suất cao phải bịt kín mặt trên và mặt dưới của phôi. Nếu bộ phận có các bậc thang hoặc các lỗ giao nhau, áp suất nước sẽ thoát ra và việc xả nước không thành công. Dây đứt ngay lập tức. Một bể chìm sẽ loại bỏ vấn đề này. Nước bao quanh hoàn toàn bộ phận, đảm bảo điều kiện điện môi ổn định bất kể hình dạng bên ngoài của bộ phận.
Quá trình xử lý chìm giúp ổn định dây trong quá trình cắt côn góc cao cần thiết cho các góc nghiêng của khuôn và khuôn ép đùn. Áp suất chất lỏng đồng đều giảm thiểu độ rung của dây. Không có sự gián đoạn của các vòi xả áp suất cao làm lệch khỏi các bề mặt góc cạnh, dây vẫn duy trì đường đi chính xác hơn, mang lại độ chính xác hình học vượt trội đối với các bản nháp phức tạp.
Việc đánh giá khi nào nên sử dụng dây đồng tiêu chuẩn so với dây cao cấp tùy thuộc vào khối lượng sản xuất và độ phức tạp của bộ phận. Người vận hành phải đánh giá tốc độ cắt, yêu cầu về độ bóng bề mặt và yêu cầu vật lý về hình dạng phôi so với ngân sách tiêu hao. Bạn không chạy dây bọc cao cấp cho khối đục lỗ 2D đơn giản. Bạn dành nó cho những ứng dụng khó khăn khi dây tiêu chuẩn không thành công.
Dây mạ kẽm có lõi bằng đồng thau hoặc đồng được bao quanh bởi một lớp kẽm nguyên chất. Chúng cắt nhanh hơn và giảm đứt dây vì lớp phủ kẽm bay hơi nhanh chóng, làm mát dây và tăng cường làm sạch khe hở tia lửa. Tuy nhiên, chúng có chi phí tiêu hao cao hơn. Đồng thau tiêu chuẩn là đủ cho các đế khuôn tiêu chuẩn và cắt chính xác nói chung. Dây bọc được yêu cầu cho các bộ phận hoặc ứng dụng đặc biệt cao có điều kiện xả nước kém mà dây tiêu chuẩn sẽ liên tục bị đứt.
Kinh tế quyết định sự lựa chọn. Nếu một cuộn dây tráng có giá cao hơn 30% nhưng giảm thời gian chu kỳ xuống 15% thì cửa hàng phải tính tỷ lệ gánh nặng của máy để xác định lợi nhuận. Đối với hoạt động sản xuất không chiếu sáng trong đó độ tin cậy được đặt lên hàng đầu, dây được bọc giúp bảo hiểm khỏi trường hợp dây bị đứt khiến máy ngừng hoạt động lúc 2:00 sáng.
Dây molypden và vonfram có độ bền kéo cực cao. Các nhà sản xuất sử dụng chúng để sản xuất thiết bị y tế hoặc gia công vi mô có đường kính dây giảm xuống dưới 0,05 mm. Những lựa chọn thay thế này thể hiện sự đánh đổi chi phí nghiêm trọng. Đồng thau vẫn là vật liệu mặc định cho phần lớn việc cắt khuôn và chi tiết kim loại nói chung vì nó mang lại độ chính xác cần thiết mà không phải trả chi phí quá cao như kim loại chịu lửa.
Việc áp dụng công nghệ xói mòn dây đòi hỏi phải hiểu thực tế hoạt động của nó. Các cơ sở phải lập kế hoạch kiểm soát môi trường cụ thể, quản lý vật tư tiêu hao và điều chỉnh quy trình làm việc để tối đa hóa thời gian hoạt động của máy và lợi tức đầu tư. Bạn không thể đặt EDM bên cạnh máy mài. Bụi trong không khí sẽ làm nhiễm bẩn các đường dẫn tuyến tính và hệ thống điện môi.
Gia công phóng điện vốn có tốc độ loại bỏ vật liệu chậm hơn so với phay thô. Nó không được thiết kế để tiêu thụ khối lượng lớn thép một cách nhanh chóng. Định hình EDM như một quy trình hoàn thiện hoặc một giải pháp cho quá trình sản xuất không cần giám sát, tắt đèn. Chạy máy qua đêm giúp bù đắp thời gian chu kỳ chậm và tối đa hóa sản lượng mà không cần thêm giờ lao động.
Hình học bên trong yêu cầu điểm vào. Điều này kết hợp nhu cầu hậu cần cho việc khoan EDM lỗ nhanh hoặc khoan CNC để tạo lỗ vào. Các nhóm kỹ thuật phải thêm bước này vào bảng định tuyến sản xuất, đảm bảo các lỗ bắt đầu được đặt chính xác trước khi phôi di chuyển đến máy dây. Thiếu lỗ bắt đầu có nghĩa là bộ phận đó sẽ quay trở lại bộ phận phay, làm hỏng lịch trình sản xuất.
Quá trình liên tục tiêu thụ dây đồng. Do sự phóng điện làm xói mòn dây dọc theo phôi nên không thể tái sử dụng để cắt. Các cơ sở phải quản lý hậu cần cho việc thay thế ống cuộn dây và tái chế dây phế liệu. Chi phí vận hành cũng ảnh hưởng đến việc bảo trì định kỳ chất lỏng điện môi, thay thế bộ lọc micron và thay lớp nhựa khử ion để duy trì mức độ dẫn điện của nước.
Theo dõi độ dẫn nước hàng ngày để đảm bảo tạo ra tia lửa ổn định.
Thay thế bộ lọc micron giấy khi áp suất ngược vượt quá thông số kỹ thuật của nhà sản xuất.
Làm sạch các điểm tiếp xúc nguồn điện hàng tuần để tránh sụt áp.
Hiệu chỉnh hệ thống căng dây hàng tháng để tránh lỗi côn.
Xói mòn dây được giới hạn nghiêm ngặt đối với các vật liệu dẫn điện. Điều này bao gồm tất cả các kim loại, than chì và một số loại gốm dẫn điện. Nó hoàn toàn loại bỏ các loại nhựa, vật liệu tổng hợp hoặc gốm sứ không dẫn điện tiêu chuẩn, yêu cầu các cửa hàng phải dựa vào phương pháp cắt truyền thống cho những vật liệu cụ thể đó.
Thực hiện các bước tiếp theo để tối ưu hóa quy trình sản xuất của bạn:
Kiểm tra tỷ lệ phế liệu hiện tại liên quan đến biến dạng xử lý nhiệt trên các bộ phận được xay truyền thống.
Tính tổng số giờ lao động dành cho việc đánh bóng khuôn thủ công và gia công khuôn.
Yêu cầu cắt thử từ nhà cung cấp EDM bằng vật liệu cứng cụ thể của bạn để xác minh khả năng hoàn thiện bề mặt.
Đánh giá hình dạng bộ phận để xác định các tính năng có thể được hợp nhất thành một thiết lập EDM dây đơn.
Trả lời: Bất kỳ vật liệu dẫn điện nào, bao gồm thép công cụ, titan, nhôm, cacbua và siêu hợp kim ngoại lai, bất kể độ cứng vật lý của chúng.
Trả lời: Nó mang lại sự kết hợp tốt nhất giữa độ dẫn điện cao của đồng, đặc tính xả/làm mát được cải thiện do kẽm cung cấp và độ bền kéo cao, tất cả đều ở mức giá tiết kiệm.
Trả lời: Ngâm hoàn toàn phôi trong chất lỏng điện môi đảm bảo kiểm soát nhiệt độ đồng đều để ngăn chặn sự giãn nở nhiệt và cải thiện đáng kể việc xả cặn trong các bộ phận dày hoặc phức tạp, giảm đứt dây.
Trả lời: Trước tiên, lỗ khởi động phải được khoan—thường sử dụng máy khoan EDM lỗ nhanh—cho phép luồn dây đồng qua phôi trước khi chu trình cắt bắt đầu.
Trả lời: Có, bằng cách sử dụng nhiều đường lướt qua, Brass Wire EDM có thể đạt được bề mặt hoàn thiện cực kỳ mịn, thường đáp ứng các yêu cầu về khoang khuôn phun mà không cần đánh bóng thủ công.
Trả lời: Tùy thuộc vào máy, độ dày vật liệu và các biện pháp kiểm soát môi trường, dung sai có thể được giữ trong khoảng +/- 0,0001 inch (0,0025 mm) hoặc cao hơn.
Đáp: Không. EDM là một quá trình không tiếp xúc. Dây không bao giờ chạm vào phôi; vật liệu bị ăn mòn do các tia lửa điện nhảy vào khe hở cực nhỏ giữa dây và bộ phận.
HB400 
HB600 
HB800 
LA350A 
LA500A 
LA800 
EB450 
EA500A 
EB650N 
DS703C 
SK450 
