Электроэрозионные станки: типы, принципы работы и руководство по выбору

Электроэрозионные станки : прямой ответ на распространенные вопросы покупателей

Для мастерских, оценивающих прецизионное режущее оборудование, краткий ответ таков: проволока электроэрозионная Машина использует непрерывно подаваемую металлическую проволоку в качестве электрода для эрозии проводящего материала посредством контролируемых электрических разрядов, что позволяет резать сложные профили, жесткие допуски и твердые материалы без прямого механического контакта. Покупатели исследуют электроэрозионная проволока Обычно выбирают одну из трех широких категорий станков: среднескоростную проволочную электроэрозионную обработку, высокоскоростную (возвратно-поступательную) проволочную электроэрозионную обработку и проволочную электроэрозионную обработку с большим конусом, каждая из которых подходит для различных комбинаций толщины, угла конусности и требований к чистоте поверхности. Ан проволока для электроэрозионной обработки Система обычно выбирается на основе геометрии детали, разрезаемого материала и количества проходов, необходимых для достижения заданной чистоты, а не на основе единой универсальной спецификации.

В этой статье рассматриваются распространенные типы электроэрозионных станков, их внутренняя структура, где каждый тип подходит лучше всего, как сравниваются их относительные характеристики по нескольким критериям и что обычно включает в себя постоянное техническое обслуживание. Практическое руководство по выбору включено повсюду, а также сравнительная таблица и несколько визуализаций данных, которые суммируют относительное расположение каждой категории машин.

• Электроэрозионная обработка проволоки — это бесконтактный процесс, основанный на искровой эрозии, а не на силе резания.
• Среднескоростные электроэрозионные станки широко используются для общих инструментов и штампов.
• Высокоскоростные (возвратно-поступательные) электроэрозионные станки широко распространены там, где повторное использование проволоки и экономическая эффективность имеют значение.
• Электроэрозионные станки с проволокой большого конуса предназначены для обработки деталей, требующих резки под значительным углом.

Выбор среди категорий электроэрозионных станков зависит не столько от марки, сколько от соответствия возможностей станка толщина заготовки, требуемый угол конуса и допуск на чистовую обработку. для реально производимых деталей.

Распространенные типы электроэрозионных станков и их характеристики

Среднескоростные электроэрозионные станки

Среднескоростные электроэрозионные станки, иногда называемые усовершенствованными станками с движущейся проволокой с возвратно-поступательным движением, пропускают проволоку вперед и назад по заготовке, одновременно применяя несколько проходов для обрезки для постепенного улучшения поверхности разреза. Эта категория часто является отправной точкой по умолчанию для мастерских по производству инструментов и штампов, поскольку она достаточно хорошо балансирует скорость резания, качество поверхности и стоимость оборудования в широком диапазоне геометрий деталей. Проволока обычно изготавливается на основе молибдена и повторно используется при нескольких проходах, что в магазинах часто рассматривают как практический способ управления электроэрозионная проволока расход без ущерба для качества окончательной обрезки.

Высокоскоростные (поступательные) электроэрозионные станки

Высокоскоростные электроэрозионные станки используют принцип возвратно-поступательной подачи проволоки, но обычно настроены на более высокую производительность черновой резки, часто за счет качества обработки поверхности по сравнению со среднескоростными установками с сильно обрезанной проволокой. Эти машины, как правило, подходят для производственных условий, где время цикла имеет большее значение, чем достижение максимально качественной поверхности, и где последующие операции отделки могут уже быть частью рабочего процесса. Поскольку проволока перемещается вперед и назад, для обработки многих деталей можно использовать одну катушку, что часто называют практическим экономическим соображением при черновой резке больших объемов.

Электроэрозионные станки с проволокой большой конусности

Электроэрозионные станки с большой конусностью оснащены направляющими головками для проволоки и конфигурациями осей, способными удерживать значительные углы между верхними и нижними направляющими для проволоки, что позволяет проволоке вырезать крутые углы вытяжки на заготовке за один проход. Эта категория обычно выбирается для таких деталей, как компоненты штамповочных штампов, экструзионных штампов или других инструментов, где выраженная конусность или ступенчатый профиль являются функциональным требованием, а не косметическим. Поскольку механическая конструкция должна сохранять жесткость, даже когда направляющие проволоки поворачиваются на крайние углы, конструкция рамы машины и точность направляющих здесь имеют большее значение, чем в машинах, предназначенных в основном для резки прямых стенок.

Эти три категории не являются строго иерархическими; каждый из них оптимизирован для различных сочетаний скорости, отделки и конусности а не просто превосходить других.

Как работают электроэрозионные станки: принципы и структура

Электроэрозионный станок удаляет материал посредством серии быстрых электрических разрядов между проволочным электродом и заготовкой, которые погружаются в диэлектрическую жидкость, обычно деионизированную воду, или промываются ею. При каждом разряде испаряется небольшое количество материала, а диэлектрическая жидкость смывает образовавшийся мусор, одновременно охлаждая зону резки и помогая контролировать разрядный зазор. Поскольку проволока никогда физически не прижимается к заготовке, силы резания остаются очень низкими, и это одна из причин, почему проволочная электроэрозионная обработка обычно используется для обработки закаленных инструментальных сталей и других материалов, которые трудно обрабатывать традиционным способом.

Позиционирование осуществляется с помощью системы управления ЧПУ, которая приводит в движение стол X-Y (а на станках с возможностью конуса - оси направляющих проволоки U-V) в соответствии с запрограммированным профилем детали, в то время как отдельный блок питания управляет параметрами разряда, такими как частота импульсов и ток. Механическая рама, система транспортировки проволоки и система диэлектрической циркуляции работают вместе с управляющей электроникой, поэтому при оценке машины жесткость машины и точность управления обычно рассматриваются вместе, а не как отдельные проблемы.

Поскольку сила резания минимальна, жесткость электроэрозионного станка в основном составляет около поддержание точности позиционирования с течением времени вместо того, чтобы противостоять тяжелым механическим нагрузкам.

Относительная скорость резания по категориям электроэрозионной обработки

Прежде чем сравнивать цифры, полезно понять, что на самом деле означает «скорость резки» в контексте электроэрозионной обработки проволоки. Фактическая скорость резания сильно зависит от типа материала, толщины заготовки, диаметра проволоки и количества запрограммированных проходов обрезки, поэтому любая отдельная цифра является лишь приблизительным ориентиром, а не фиксированным номиналом. В приведенной ниже таблице представлен упрощенный иллюстративный индекс, а не точные измеренные значения, предназначенный для того, чтобы показать, как три категории машин обычно сравниваются друг с другом в типичных сценариях черновой обработки. Более высокий индекс отражает категорию машины, которая обычно ассоциируется с более быстрым снятием материала при первом проходе в сопоставимых условиях. Эти цифры предназначены только для общего ознакомления и не должны рассматриваться как гарантированные характеристики для какой-либо конкретной модели машины.

Судя по диаграмме, среднескоростные электроэрозионные станки обычно находятся в верхней части этой наглядной шкалы, поскольку многопроходное программирование позволяет им сочетать достаточно быструю черновую резку с дополнительными обрезками, которые впоследствии восстанавливают чистоту поверхности. Высокоскоростные возвратно-поступательные станки расположены посередине, что отражает их общую роль в качестве рабочих машин для прямой сквозной резки, когда экстремальная обработка не является основной задачей. Машины с большим конусом показывают сравнительно более низкий показатель на этой конкретной диаграмме, но это не столько недостаток, сколько отражение их конструктивного приоритета: их геометрия направляющих проволоки и система управления оптимизированы для поддержания точности при крутых углах, а не для максимизации производительности прямой резки. На практике цех, который в основном режет компоненты конических штампов, не будет выбирать станок, основываясь только на этом показателе, поскольку решающим фактором будет способность конуса, а не исходная скорость. Также стоит отметить, что в пределах каждой категории фактическая пропускная способность зависит от диаметра проволоки, проводимости материала и того, насколько агрессивно установлены параметры импульса. Более тонкая проволока обычно позволяет получить более мелкие детали, но может снизить практическую скорость резки, тогда как более толстая проволока может резать быстрее, но ограничивает наименьший достижимый радиус внутреннего угла. Толщина заготовки имеет аналогичный эффект: скорость резания на данном станке обычно снижается по мере увеличения толщины материала, поскольку диэлектрической жидкости приходится вымывать мусор из более длинного выпускного канала. Стратегии многопроходов еще больше усложняют любое сравнение отдельных чисел, поскольку цех может намеренно замедлить первый проход, чтобы продлить срок службы проволоки, и полагаться на обрезку проходов для окончательной обработки, фактически обменивая исходную скорость на последовательность. Покупателям, сравнивающим машины рядом, запросите у поставщика собственные данные пробной резки для конкретного материала и толщины, соответствующих вашим деталям, а не полагайтесь на обобщенные категории. Наконец, имейте в виду, что состояние станка, качество диэлектрической жидкости и постоянство подачи проволоки влияют на реальную скорость резания так же, как и основная категория станков, поэтому хорошо обслуживаемый станок среднего уровня иногда может превосходить плохо обслуживаемый станок с более высокими характеристиками.

Сценарии применения и ключевые критерии выбора электроэрозионных станков

Электроэрозионные станки используются при производстве инструментов и штампов, пресс-форм, производстве компонентов для аэрокосмической промышленности, производстве медицинского оборудования и различных автомобильных инструментах, как правило, везде, где проводящий материал требует точного профильного разреза без механического напряжения, свойственного традиционной обработке. Выбор обычно сводится к сопоставлению возможностей машины с конкретными требованиями к детали, а не к выбору одной «лучшей» конфигурации для каждого задания.

1. Максимальная толщина заготовки, которую машина может разместить в своем рабочем диапазоне
2. Максимальный требуемый угол конуса, который определяет, необходима ли конфигурация с большим конусом.
3. Целевое качество поверхности и то, являются ли несколько проходов обрезки частью запланированного процесса.
4. Тип материала и проводимость, поскольку некоторые материалы требуют корректировки параметров разряда.
5. Ожидаемый объем производства и вопрос о том, является ли расход проволоки или время цикла более важным фактором затрат.
6. Совместимость с существующими диаметрами проволоки и системами диэлектрической жидкости, уже используемыми в цехе.

Мастерские по изготовлению инструментов и штампов, которые регулярно вырезают штампы и вырубные матрицы, часто отдают предпочтение конусности и повторяемости позиционирования, поскольку эти детали часто сочетают в себе прямые стенки с наклонными рельефными секциями. Производители пресс-форм, режущие вставки для стержней и полостей, как правило, уделяют большое внимание качеству поверхности, поскольку поверхность, обработанная проволокой, может быть окончательной отделкой или может потребовать лишь легкой последующей полировки. Производители компонентов для аэрокосмической и медицинской промышленности часто работают со сложными сплавами и жесткими размерными допусками, что делает упор на стабильность системы управления и повторяемость результатов обрезки, а не на скорость первого прохода.

Самый надежный способ выбрать электроэрозионный станок – это Составьте карту фактических требований к толщине, конусности и отделке детали. перед сравнением каких-либо других характеристик с указанным производителем рабочим диапазоном и диапазоном конусности.

Улучшение качества поверхности при последовательных обрезках

Одной из наиболее практичных концепций для тех, кто оценивает процессы обработки проволоки на электроэрозионных станках, является взаимосвязь между количеством проходов резки и получаемым качеством поверхности. Первый черновой проход обычно быстро удаляет сыпучий материал, но оставляет сравнительно грубую поверхность, поскольку энергия разряда, используемая для быстрого удаления, имеет тенденцию оставлять более крупные следы повторной обработки. Последующие проходы обрезки используют постепенно меньшую энергию разряда и более узкие смещения, улучшая поверхность с каждым проходом. Мастерские обычно планируют от двух до четырех проходов в зависимости от допуска на чистовую обработку, указанного на чертеже детали. Диаграмма ниже иллюстрирует эту общую взаимосвязь с использованием упрощенного индекса относительной шероховатости, а не конкретного значения Ra, привязанного к какому-либо конкретному станку или материалу.

Резкий спад между первым и вторым проходами на этой диаграмме отражает общую закономерность в электроэрозионной обработке проволокой: наибольшее улучшение качества поверхности обычно достигается за счет добавления всего лишь одного подрезного прохода после первоначальной черновой обработки. Каждый дополнительный проход после этого, как правило, приводит к меньшему постепенному улучшению, поэтому многие магазины останавливаются на трех или четырех проходах, когда уменьшающаяся отдача перевешивает добавленное время цикла. Эта тенденция широко обсуждается в литературе по процессам электроэрозионной обработки и отражает основную физику снижения энергии разряда, а не конкретные настройки какого-либо отдельного производителя. При черновом первом проходе обычно используется более высокий ток и более длительная длительность импульса, чтобы максимизировать скорость съема материала, что по своей сути создает более глубокий повторно отлитый слой и более грубую текстуру поверхности. Обрезные проходы уменьшают ток, сокращают длительность импульса и часто уменьшают смещение между траекторией проволоки и готовым профилем, что позволяет постепенно улучшать поверхность без существенного изменения габаритных размеров детали. Для деталей с жесткой отделкой можно указать четыре или более проходов, тогда как для деталей, предназначенных для дальнейшего шлифования или полировки, может потребоваться только один черновой рез. Также стоит отметить, что количество проходов влияет на конусную резку: на станках с большим конусом поддержание стабильной чистоты под крутым углом может потребовать дополнительных проходов по сравнению с резкой с прямой стенкой аналогичной толщины. Диаметр проволоки и постоянство натяжения также влияют на то, насколько предсказуемо машина приближается к заданному результату за несколько проходов, поскольку любое изменение положения проволоки между проходами может свести на нет ожидаемый результат чистовой обработки. Предприятия, регистрирующие фактические измеренные значения Ra за проход для своих станков и материалов, получат гораздо более точную картину, чем любая обобщенная диаграмма, поскольку фактическая отделка зависит от чистоты диэлектрика, состояния проволоки и материала заготовки в такой же степени, как и от количества проходов. Наконец, покупатели, сравнивающие расход проволоки на электроэрозионном станке, должны помнить, что большее количество проходов обрезки обычно означает больше проволоки, используемой на деталь, поэтому требования к отделке и стоимость проволоки следует учитывать вместе при планировании процесса.

Распространенные отрасли промышленности, использующие электроэрозионное оборудование для резки проволоки

Применение электроэрозионной обработки проволоки существенно различается в зависимости от отрасли, в основном в зависимости от того, как часто в данном секторе требуются точные профили, нарезанные на твердые или труднообрабатываемые проводящие материалы. Работа с инструментами и штампами остается одним из наиболее распространенных применений, поскольку для пуансонов, штампов и сопутствующих инструментов часто требуются как закаленные материалы, так и жесткие допуски на профиль. Далее следует изготовление пресс-форм, особенно для пластин со сложной внутренней геометрией, которую трудно получить с помощью обычного фрезерования. Аэрокосмическая промышленность, медицинское оборудование и автомобильная оснастка завершают оставшиеся важные варианты использования, каждый из которых уделяет особое внимание типу материала, допуску и отделке. Приведенный ниже относительный индекс использования является иллюстративным и призван передать общие закономерности распространенности, обычно описываемые в источниках обрабатывающей промышленности, а не точную цифру доли рынка.

Инструменты и штампы получают наивысший балл по этому показателю, поскольку компоненты инструментов из закаленной стали почти идеально соответствуют сильным сторонам проволочной электроэрозионной обработки: этот процесс обрабатывает закаленные материалы без проблем с износом инструмента, связанных с обычной резкой, и создает острые внутренние углы, которые часто необходимы в наборах штампов. Изготовление пресс-форм следует по тем же причинам, особенно когда вставка имеет мелкие внутренние детали, которые в противном случае потребовали бы нескольких традиционных операций или специальных электродов для электроэрозионной обработки грузила. В аэрокосмической и автомобильной отраслях наблюдается сопоставимое использование среднего уровня, которое обычно привязано к конкретным компонентам инструментов и приспособлений, а не применяется ко всем деталям в этих отраслях. Применение медицинских устройств, хотя и меньше по общему объему, часто требует жестких требований к допускам для небольших и сложных компонентов, поэтому электроэрозионная обработка проволоки остается актуальной даже при сравнительно небольших объемах использования. Стоит отметить, что эти пять секторов не являются взаимоисключающими с точки зрения цеха, поскольку один проволочный электроэрозионный станок в цехе может обслуживать покупателей инструментов и штампов на одной неделе, а клиентов аэрокосмической оснастки - на следующей. Преобладание отрасли также меняется со временем по мере развития материалов и конструкций деталей, поэтому фактическая структура клиентов магазина является более надежным показателем ожидаемого использования оборудования, чем любая обобщенная отраслевая диаграмма. Покупатели, выбирающие оптового продавца или поставщика электроэрозионных станков для новой покупки, при определении возможностей станка должны более тщательно взвешивать свой типичный набор деталей, чем общую отраслевую статистику. Для цеха, обслуживающего несколько секторов, универсальность в диапазоне толщины и конусности часто имеет большее значение, чем узкая оптимизация для типичного профиля детали одной отрасли. Поскольку совместное изготовление инструментов, штампов и пресс-форм представляет собой значительную долю общих применений, многие производители станков, естественно, подчеркивают эти варианты использования в вариантах проектирования и конфигурации своих продуктов. Несмотря на это, базовый процесс электроэрозионной обработки проволоки сам по себе в значительной степени зависит от материала и геометрии, а не от отраслевой специфики, а это означает, что хорошо сконфигурированный станок обычно может обслуживать несколько секторов, не требуя для каждого отдельного специализированного оборудования.

Подробное сравнение категорий электроэрозионных станков

Сравнение категорий станков для электроэрозионной обработки проволоки по нескольким критериям одновременно помогает понять, почему ни один тип не является универсальным. На диаграмме ниже показаны пять часто используемых критериев для среднескоростных, высокоскоростных и машин с большим конусом, используя упрощенный относительный индекс от 0 до 10 для каждого атрибута. Такой вид просмотра по множеству критериев часто более информативен, чем любой отдельный номер спецификации, поскольку он показывает компромиссы, на которые магазин соглашается при выборе одной категории перед другой. Как и в предыдущих таблицах, приведенные значения являются иллюстративными и предназначены для общего ознакомления, а не заменяют документированные характеристики конкретной машины. Чтение формы каждого многоугольника, а не какой-либо отдельной точки, дает наиболее четкое представление об общем профиле категории машин.

Среднескоростной Высокоскоростной Большой конус

Среднескоростной многоугольник простирается дальше всего по осям скорости резания и качества поверхности, что соответствует его роли универсального станка, сочетающего многопроходную чистовую обработку с разумной производительностью. Высокоскоростной полигон демонстрирует максимальное расширение при простоте обслуживания, отражая сравнительно простой путь возвратно-поступательного движения провода, который во многих магазинах легче обслуживать изо дня в день. Многоугольник с большим конусом явно простирается дальше всех по оси возможностей конуса, и это именно то, для чего предназначена эта категория, хотя он показывает более скромные значения исходной скорости резания. Ни одна из трех форм не доминирует по всем пяти осям, что визуально подтверждает тот факт, что выбор машины — это компромисс, а не поиск единственного лучшего варианта. Предприятия, которым в первую очередь требуется резка прямых стенок с прочной поверхностью, скорее всего, сочтут среднескоростной профиль наиболее подходящим для своих нужд. Цеха, ориентированные на черновую резку в больших объемах, где последует чистовая обработка, могут вместо этого склониться к высокоскоростному профилю. Предприятия, работающие с штампами для штамповки, экструзионными инструментами или другими компонентами с крутыми углами, обычно считают, что прочность профиля с большим конусом в этой одной оси более важна, чем его сравнительно средние характеристики в других местах. Показатели жесткости довольно близки во всех трех категориях на этой иллюстрации, что отражает тот факт, что проволочным электроэрозионным станкам обычно не нужно противостоять тяжелым силам резания, как это делают обычные фрезерные станки, поэтому различия в жесткости конструкции, как правило, проявляются больше в долгосрочной точности позиционирования, чем в очевидных отклонениях во время резки. Стоит помнить, что любая конкретная модель машины может отличаться от этих обобщенных профилей категорий в зависимости от индивидуального конструктивного решения, системы управления и качества сборки. Покупателям рекомендуется запросить пробные образцы или документированные характеристики у поставщика электроэрозионного станка для конкретной рассматриваемой модели, а не полагаться исключительно на сравнения на уровне категорий, подобные этому. При использовании вместе с таблицей ниже это радарное представление предназначено для более информированного обсуждения с производителем того, какая конфигурация лучше всего соответствует фактическому набору деталей в магазине.

Ни одна категория электроэрозионных станков не выигрывает по всем критериям; правильный выбор зависит от какой один или два критерия имеют наибольшее значение для вашего фактического набора деталей .

Техническое и долгосрочное обслуживание электроэрозионного оборудования

Постоянное техническое обслуживание — это, как правило, то, что отличает электроэрозионный станок, который сохраняет точность в течение многих лет, от станка, который преждевременно выходит за пределы допуска. Поскольку процесс зависит от чистоты пути диэлектрической жидкости, стабильного натяжения проволоки и точного позиционирования направляющей проволоки, регулярное внимание к этим системам имеет большее значение, чем какой-либо одиночный капитальный ремонт.

• Контролируйте удельное сопротивление диэлектрической жидкости и регулярно заменяйте фильтры для поддержания стабильных условий разряда.
• Периодически проверяйте направляющие проволоки и алмазные матрицы, поскольку износ здесь напрямую влияет на точность позиционирования.
• Проверьте калибровку натяжения проволоки, чтобы обеспечить единообразие режима резки при всех проходах.
• Очистите путь подачи проволоки и контакты подачи питания, чтобы предотвратить непостоянную подачу тока.
• Периодически проверяйте точность позиционирования оси, особенно после значительного перемещения станка.
• Следите за тем, чтобы диэлектрический резервуар и промывочные форсунки не засорялись мусором, чтобы обеспечить стабильные условия промывки.

Предприятия, которые регистрируют состояние диэлектрической жидкости, даты замены фильтров и периодические проверки точности, как правило, замечают отклонения раньше, что обычно сокращает время незапланированных простоев по сравнению с чисто реактивным подходом к техническому обслуживанию. Износ направляющей проволоки, в частности, легко не заметить, поскольку его влияние на точность детали может быть постепенным, а не внезапным, поэтому фиксированный интервал проверки часто более надежен, чем ожидание появления видимой проблемы.

Точность позиционирования на проволочно-эрозионном станке поддерживается за счет регулярные проверки диэлектрика, направляющих проводов и калибровка а не путем какой-либо единовременной корректировки.

О POOSN – профессиональном производителе электроэрозионных станков

Тайчжоу Xinchengyang Machinery Manufacturing Co., Ltd. (POOSN) является профессиональным производителем, специализирующимся на исследованиях, разработках и производстве электроэрозионных станков с ЧПУ. Имея более чем 30-летний опыт производства, компания POOSN накопила обширный опыт в области электроэрозионной обработки проволоки и прецизионного обрабатывающего оборудования.

В наш ассортимент продукции входят различные решения для электроэрозионной обработки проволоки, в том числе среднескоростные электроэрозионные станки серии PSC, среднескоростные электроэрозионные станки DK60BC и высокоскоростные электроэрозионные станки серии DK77. Мы также предоставляем индивидуальные конфигурации станков для различных размеров заготовок, материалов, толщины, требований к конусности и объемов производства.

POOSN управляет производственным комплексом площадью 13 703 м², в котором работает профессиональная команда из примерно 80 сотрудников, включая инженеров по исследованиям и разработкам и сотрудников службы контроля качества. Наш производственный процесс включает механическую обработку, сборку машин, электрическую интеграцию, испытания и окончательную проверку, чтобы обеспечить стабильную работу машины перед отправкой.

Мы обслуживаем производителей пресс-форм, обрабатывающие компании, дистрибьюторов и промышленных пользователей на международных рынках, предлагая услуги OEM и ODM для удовлетворения конкретных требований клиентов.

Если вам нужен электроэрозионный станок для прецизионного изготовления пресс-форм, общего производства или специализированной резки конусов, POOSN может порекомендовать подходящее решение, исходя из требований вашего приложения.

Сотрудничество с производителем, который охватывает категории электроэрозионной обработки проволокой средней, высокой скорости и большой конусности под одной крышей, может упростить поиск магазинов, которые обрабатывать смешанный диапазон геометрий деталей .

Часто задаваемые вопросы об электроэрозионных станках