Pentru ce este folosită o mașină de scufundare a matrițelor PNC EDM?

A Mașină de scufundare a matrițelor PNC EDM este utilizat pentru erodarea cavităților precise, a profilelor complexe și a detaliilor fine ale suprafeței în piesele de prelucrat metalice întărite utilizând descărcări electrice controlate - fără niciun contact fizic de tăiere. Este utilizat în principal în fabricarea matrițelor, fabricarea matrițelor și aplicațiile de scule în care prelucrarea convențională nu poate atinge geometria, finisarea suprafeței sau duritatea materialului necesare. Industrii care variază de la auto și aerospațial până la fabricarea de dispozitive medicale și electronice de larg consum se bazează pe EDM cu scufundare a matrițelor pentru a produce matrițe de injecție, matrițe de forjare, scule de ștanțare și componente de precizie cu toleranțe la fel de strânse ca ±0,002 mm .

Cum funcționează o mașină de scufundare a matrițelor PNC EDM

EDM cu scufundare a matriței funcționează pe principiul prelucrării cu descărcare electrică: un electrod în formă - de obicei realizat din grafit sau cupru - este adus aproape de suprafața piesei de prelucrat într-o baie de fluid dielectric. O scânteie electrică controlată sare decalajul dintre electrod și piesa de prelucrat, erodând cantități microscopice de material de pe ambele suprafețe cu fiecare impuls de descărcare. Repetând acest proces la frecvenţe de 1.000 până la peste 500.000 de impulsuri pe secundă , forma electrodului este transferată progresiv în piesa de prelucrat cu o precizie extremă.

Termenul „PNC” se referă la un sistem de poziționare și control numeric care guvernează mișcarea electrodului de-a lungul mai multor axe. Controlul PNC permite mașinii să mențină un spațiu precis servo-reglat între electrod și piesa de prelucrat pe tot parcursul procesului de eroziune, compensând automat uzura electrodului și adâncimea de îndepărtare a materialului în timp real.

Componentele cheie ale procesului

• Electrod (instrument) — prelucrat la inversul formei cavității dorite; grafitul este preferat pentru geometriile complexe, cuprul pentru finisarea fină a suprafeței
• Fluid dielectric — de obicei ulei de hidrocarburi sau apă deionizată; spăla particulele erodate, răcește zona de lucru și controlează condițiile de descărcare
• Generator de scântei — furnizează impulsuri electrice cronometrate precis; setările generatorului determină rata de îndepărtare a materialului, finisarea suprafeței și raportul de uzură a electrodului
• Servosistem PNC — menține automat intervalul de descărcare și execută trasee programate ale electrozilor cu repetabilitate la nivel de microni

Aplicații industriale primare

Forța definitorie a EDM cu scufundare a matriței este capacitatea sa de a prelucra orice material conductiv electric - indiferent de duritate - în forme care ar fi imposibil sau impractic de atins prin tăierea convențională. Acest lucru face ca Mașină de scufundare a matrițelor EDM de înaltă precizie esențială în mai multe sectoare de producție de bază.

Fabricarea matrițelor prin injecție

Formele de injecție din plastic necesită cavități adânci și înguste, cu suprafețe interioare lustruite, care nu pot fi atinse de freze. O mașină de fabricare a matrițelor CNC EDM scufundă electrodul în oțel de scule P20 sau H13 întărit pentru a crea aceste cavități după tratamentul termic, eliminând distorsiunea care ar apărea dacă prelucrarea ar fi făcută înainte de întărire. Rugozitatea tipică a suprafeței cavității obținute variază de la Ra 0,1 până la Ra 1,6 um în funcție de setările generatorului.

Producția de matrițe de forjare și ștanțare

Matricele de forjare trebuie să reziste la sarcini de impact extreme, menținând în același timp profile dimensionale precise. Scufundarea matrițelor EDM produce cavități tridimensionale complexe din oțel matriță complet călit (de obicei 55 până la 62 HRC) fără riscul de fisurare sau deformare asociat proceselor de tratament termic post-prelucrare.

Instrumente pentru componente aerospațiale și medicale

Matrițele lamei turbinei, matrițele pentru implanturi ortopedice și instrumentele chirurgicale necesită toleranțe care nu lasă marjă de eroare. Mașina de scufundare a matrițelor EDM de înaltă precizie oferă o precizie repetabilă în superaliaje, titan și oțeluri inoxidabile întărite - materiale care poartă rapid sculele de tăiere convenționale, dar sunt erodate la viteze constante de descărcarea electrică.

Figura 1: Ponderea utilizării aplicațiilor EDM cu scufundare a matriței în sectoarele de producție majore (date din sondajul din industrie)

PNC vs CNC EDM: înțelegerea diferenței de control

Atât PNC, cât și CNC se referă la sisteme de control numeric care automatizează mișcarea axelor, dar reprezintă diferite niveluri de capacitate și arhitectură de programare.

Pentru multe aplicații din sala de scule - în special repararea matriței cu o singură cavitate, lucrul cu matrițe prototip și producția de volum mai mic - mașina de scufundare a matrițelor PNC EDM oferă o precizie suficientă la un nivel mai accesibil de complexitate operațională decât un sistem complet CNC.

EDM cu matriță pentru ateliere mici: capacități practice

Percepția că EDM cu scufundare a matriței este exclusiv o tehnologie de fabrică mare este depășită. A Die Sinker EDM pentru ateliere mici este o mașină compactă, autonomă, care aduce aceeași fizică a eroziunii într-o cameră de scule sau într-un mediu de atelier de lucru - cu o amprentă la fel de mică ca 1,2 m × 1,0 m și cerințele de putere monofazată în multe modele entry-level.

Morcetele mici de atelier sunt deosebit de valoroase pentru:

• Repararea si modificarea matritei — adăugarea de texturi, adâncirea cavităților sau corectarea erorilor dimensionale în matrițele întărite existente fără reprelucrare completă
• Prototip de scule — producerea de matrițe unice pentru dezvoltarea de produse fără timpul de livrare sau costul externalizării către o unitate EDM la scară largă
• Robinet spart și îndepărtarea burghiului — erodarea sculelor blocate din piesele de prelucrat fără a deteriora materialul din jur, o sarcină comună de întreținere a atelierului
• Aplicare de litere și texturi — prelucrarea siglelor, numerelor de piesă și a texturilor de suprafață direct în suprafețele matriței întărite
• Fantă îngustă adâncă și cavitate oarbă — geometrii la care nicio freză de capat nu le poate accesa datorită limitărilor raportului lungime-diametru al sculei

Toleranțe realizabile și parametrii de finisare a suprafeței

Unul dintre motivele principale pentru care producătorii specifică o mașină de scufundare a matrițelor EDM de înaltă precizie este combinația de precizie dimensională și calitatea suprafeței care poate fi realizată doar prin selectarea parametrilor generatorului - fără a schimba configurația electrodului sau a piesei de prelucrat.

Figura 2: Relația dintre setarea curentului generatorului EDM, rata de îndepărtare a materialului (mm³/min) și rugozitatea suprafeței realizabilă (Ra µm)

Un singur electrod poate progresa prin trecerile de degroșare, semifinisare și finisare într-un ciclu automat prin ajustarea parametrilor generatorului între etape - un avantaj cheie de productivitate al mașinii de fabricare a matrițelor CNC EDM în mediile de producție.

Materialele electrozilor și efectul lor asupra rezultatelor

Selectarea electrozilor determină în mod direct eficiența prelucrării, calitatea suprafeței și costul total al consumului de electrozi. Cele două materiale dominante pentru electrozi în EDM prin scufundare sunt grafitul și cuprul, fiecare având avantaje specifice pentru diferite aplicații.

• Electrozi de grafit — mașină mai rapidă, sunt mai ușoare și mai ușor de produs prin frezare și funcționează bine la degroșare și semifinisare. Gradele de grafit cu granulație fină (dimensiunea granulelor ISO 4 până la 8 µm) pot atinge valori Ra sub 1,0 µm. Raportul de uzură este mai mare decât cuprul, dar timpul total al ciclului este de obicei mai mic.
• Electrozi de cupru — oferă rapoarte de uzură mai mici (până la 0,1% în condiții fără uzură), făcându-le alegerea pentru trecerile de finisare în care precizia dimensională este critică. Mai potrivit pentru caracteristici mici, complicate, în care este esențială menținerea geometriei electrodului pe tot parcursul ciclului.
• Electrozi de tungsten din cupru — utilizat pentru aplicații care necesită rezistență extremă la uzură, în special atunci când se prelucrează carbură cimentată sau se produc caracteristici foarte adânci și înguste, unde înlocuirea electrodului la mijlocul ciclului este nepractică.

Întrebări frecvente