Výrobní sektor patří mezi nejdynamičtější odvětví. V dnešní době probíhá neúnavný tlak na zvyšování celkové přesnosti a správnosti a procesy, jako je drátové EDM obrábění, které poskytují přesné výsledky, jsou pro toto odvětví naprosto transformativní.
Co je tedy přesně drátové elektroerozivní obrábění a proč je považováno za průlomové pro výrobní sektor? Následující text se podívá na základy této sofistikované výrobní techniky s aplikacemi v různých odvětvích.
Stručný úvod do drátové EDM
Elektroerozivní drátové obrábění (EDM) bylo průkopnicky zavedeno ve 40. letech 20. století dvěma sovětskými vědci, kteří jako první erodovali kov elektrickým výbojem. Technologie zaznamenala v 60. a 80. letech významný pokrok a stala se komerčněji rozšířenou ve výrobě. Koncem 90. let se díky vylepšením IT a CNC stroje staly elektroerozivní drátové obrábění více počítačovými, což zvýšilo jejich efektivitu a přesnost.
Dnes je drátová EDM technologie nezbytná v odvětvích, jako je letecký a kosmický průmysl, automobilový průmysl a lékařství, která jsou známá pro výrobu složitých návrhů a komplexních tvarů, které se tradičním obráběcím metodám nedaří srovnat.
Proces drátové EDM
Elektroerozivní obrábění drátem (EDM) je přesná metoda, která využívá řízené elektrické jiskry k tavení drobných částí obrobku. Drátová elektroda, obvykle vyrobená z mosazi nebo pozinkovaných materiálů, vytváří tuto jiskru a pohybuje se po předem nastavené dráze. Její výhoda? Pracuje bez fyzického kontaktu, čímž zabraňuje jakémukoli poškození nebo stopám na obrobku i nástroji.
Jak funguje elektroerozivní tance
EDM je založeno na tepelné energii z elektrického výboje. Tento výboj zahřívá obrobek na bod tání a vytváří drobné plazmové kanálky. Tyto kanálky, často o velikosti mikrometrů, mohou rychle zmizet.
Proces EDM probíhá v dielektrickém médiu, obvykle deionizované vodě. Tato kapalina chladí obrobek a odstraňuje odpařený materiál, což napomáhá kontinuálnímu obrábění.
Význam drátové elektrody
Drátová elektroda, která funguje jak jako řezací prvek, tak jako vodič, je zásadní. Je potažena materiály, jako je mosaz nebo zinek, a odolává reakcím při vysokých teplotách. Je řízena počítačem a zajišťuje přesné řezy s minimálním zkreslením a vysokou přesností.
Tolerance pro drátové EDM
Drátové řezání patří mezi nejpřesnější výrobní procesy. Proto pro něj nejsou přísné tolerance ničím neobvyklým. Skutečná tolerance závisí na několika faktorech, včetně složitosti projektu, obráběcích možností a dovedností obsluhy.
Standardní a přijatelné tolerance jsou však průmyslovým měřítkem, kterým se mnoho výrobců řídí.
Standardní tolerance a jemná tolerance
Standardní tolerance
Lineární tolerance: Obvykle se pohybují v rozmezí ±0,005 až ±0,001 palce (0,127 až 0,0254 mm) a udávají přípustnou odchylku pro prvky, jako jsou otvory, drážky nebo profily.
Tolerance průměru otvoru: Obvykle mezi ±0,0005 a ±0,001 palce (0,0127 až 0,0254 mm), což zajišťuje, že obrobené otvory zůstanou v definovaném průměru.
Jemná tolerance
Lineární tolerance: Dosahuje přesnosti na úrovni mikronů, obvykle v rozmezí ±0,0002 až ±0,0001 palce (0,0051 až 0,00254 mm), což je nezbytné pro aplikace vyžadující maximální přesnost.
Tolerance průměru otvoru: Rozsah od ±0,0001 do ±0,00005 palce (0,00254 až 0,00127 mm), což zdůrazňuje výjimečnou přesnost drátového EDM.
Faktory ovlivňující tolerance při drátovém EDM
Drátová EDM je známá svou přesností na úrovni mikronů, což ji činí ideální pro složité aplikace. Její přesnost však není pevně daná a závisí na několika faktorech:
• Stabilita stroje: Stabilní stroj zajišťuje lepší přesnost řezání.
• Kvalita a průměr drátu: Jeho čistota, průměr a elektrické vlastnosti ovlivňují proces obrábění. Optimální výsledky vyžadují rovnováhu mezi kvalitou drátu a jeho průměrem.
• Materiál obrobku: I když jsou některé materiály pro stroje dostupnější, výběr materiálu musí odpovídat potřebám aplikace.
• Podmínky proplachování: Proud dielektrického média ovlivňuje kvalitu obráběcího procesu, napomáhá odstraňování materiálu, konzistentním elektrickým výbojům a efektivnímu odvodu tepla.
• Kalibrace a údržba stroje: Schopnosti stroje jsou klíčové. Pro dosažení nejlepších tolerancí jsou nezbytné špičkové stroje se zručnými operátory.
• Tepelná stabilita: Pro udržení známé přesnosti drátového EDM jsou klíčové řízené elektrické oblouky. Tepelná nestabilita může ohrozit přesnost, což zdůrazňuje důležitost konzistentních podmínek.
Nejvhodnější materiály pro řezání drátem
Železné kovy
Nerez
Kombinuje odolnost s vynikající elektrickou vodivostí. Jeho schopnost odolávat korozi z něj činí vyhledávaný materiál v různých průmyslových odvětvích. V kontextu obrábění vyniká jeho kompatibilita s přesnými a detailními konstrukcemi.
Nástrojová ocel
Nástrojová ocel, proslulá svými kalnými vlastnostmi, je základem mnoha těžkých nástrojů a přesných dílů. Její inherentní houževnatost ve spojení s elektrickými vlastnostmi z ní činí hlavního kandidáta pro detailní obrábění a dlouhotrvající ostrost.
Uhlíková ocel
Uhlíková ocel, všestranný hráč v oblasti kovů, je sice méně obrobitelná než její protějšky, ale lze ji s výběrem správných elektrod a provozních parametrů dokonale přizpůsobit. Její cenová dostupnost v kombinaci s výkonem z ní činí základní prvek v mnoha průmyslových odvětvích.
Legovaná ocel
Výkon legované oceli je směsicí prvků a její vlastnosti jsou mozaikou složení. V závislosti na jejím jedinečném složení může nabídnout pevnost, odolnost a obrobitelnost, což z ní činí dynamickou volbu pro různé aplikace.
Neželezné kovy
Titan
Titan, často označovaný jako „kov vesmírného věku“, představuje svou robustnost a vysoký bod tání v konvenčním obrábění výzvy. Při opracování přesnými nástroji však odhaluje složité i odolné konstrukce, což z něj činí oblíbený materiál v leteckém a lékařském průmyslu.
Hliník
Hliník, miláček lehkých kovů, je oslavován pro svou skvělou elektrickou vodivost a tvárnost. Nejenže se snadno obrábí, ale také slibuje pevnost bez zátěže hmotnosti, což z něj činí klíčové prvky v různých odvětvích, od dopravy až po balení.
Měď
Měď, vodič par excellence, je srdcem mnoha elektrických a elektronických zázraků. Její přirozený červenooranžový odstín v kombinaci se schopností tvarovat do detailních součástek ji činí nepostradatelnou ve všem od elektroniky až po dekorativní umění.
Mosaz a bronz
Tyto slitiny, zářivé ve svých zlatých odstínech, nejsou jen o estetice. Jejich chvályhodné elektrické vlastnosti z nich dělají oblíbené materiály pro součástky, kde se preciznost setkává s krásou, jako například v zdobených špercích nebo precizně vyrobených elektronických součástkách.
Klíčové aplikace drátového EDM v moderním strojírenství
EDM obrábění drátem získává na popularitě díky své všestrannosti při zpracování různých materiálů a schopnosti dosahovat přesných detailů a nízkých tolerancí, což z něj činí klíčové v moderní výrobě. Zde jsou tři hlavní aplikace:
Výroba přesných dílů
Běžná volba pro výrobu vysoce přesných dílů s úzkými tolerancemi. Vyniká ve výrobě složitých tvarů, jemných detailů a malých prvků v různých materiálech.
Odvětví jako letecký a kosmický průmysl, lékařství, automobilový průmysl a elektronika se spoléhají na drátové EDM při výrobě kritických součástí, jako jsou ozubená kola, trysky, konektory a složité formy.
Výroba nástrojů a zápustek
Drátová EDM je klíčová pro kování forem, zápustek a specializovaných nástrojů, od vstřikování plastů až po lisování. Zdatnost této metody v dodržování přesných rozměrů a vyřezávání ostrých úhlů zajišťuje prvotřídní kvalitu a jednotnost ve velkovýrobě.
Vývoj prototypů
Pro rychlé a přesné prototypování se inženýři a inovátoři uchylují k drátové EDM. To urychluje validaci návrhu a přísné testovací fáze.
Prototypy vyrobené metodou drátového řezání (EDM) věrně odrážejí konečný produkt, což posiluje jeho význam v cyklu vývoje produktu.
Vzhledem k silným stránkám v těchto klíčových oblastech jsou přesné a precizní schopnosti drátového řezání hojně využívány v mnoha odvětvích.
• Výroba zdravotnických prostředků
• Elektronika a mikrosoučástky
• Letectví a letectví
• Šperky a hodinářství
• Automobilový průmysl
• Energetický sektor
• Opravy forem a zápustek
Čas zveřejnění: 12. prosince 2023