Те, що вразило мене, коли я вперше про це дізнався
Електроерозійна обробка (скорочено EDM, тому що ніхто не говорить повної речі) використовує електрику для різання металу. Не прядильний інструмент. Не лазер. Просто... іскри.
Крихітні керовані блискавки.
Я знаю, що це звучить так, ніби я вигадую, але я клянуся, що це буквально те, що відбувається. У вас є електрод (інструмент) і заготовка (те, що ви ріжете), і між ними є крихітна щілина, заповнена діелектричною рідиною (зазвичай маслом або деіонізованою водою), і ви просто... закриваєте її. Знову і знову. Тисячі разів на секунду. Кожна іскра випаровує крихітну частинку металу.
Мій колега Джейк (Джейк відрізняється від усіх інших Джейків, яких я згадував, просто у нас, мабуть, багато Джейків) намагався пояснити мені це на мій другий день, і я подумав, що він жартує зі мною. «Ми ріжемо сталь електрикою?» Так, чоловіче. Дикий.
Чому це взагалі існує (тому що звичайна обробка працює нормально?)
Ось у чому річ – традиційна обробка використовує обертові різці. Фрези, токарні верстати, все таке. Чудово працює для більшості речей.
Але що, якщо ваша частина:
Надтвердий матеріал (наприклад, карбід або загартована інструментальна сталь)
Дійсно складні форми з жорсткими кутами
Тонкі стінки, які можуть згинатися або ламатися під дією сил різання
Має внутрішні функції, до яких неможливо дотягнутися обертовим інструментом
Ось тут і з’являється електророз’єм. Оскільки він фізично не торкається деталі (завжди є крихітна щілина), немає сили різання. І оскільки він електричний, йому байдуже, наскільки твердий матеріал - якщо він проводить електрику, ви можете зробити його EDM.
Я пам’ятаю, що ми отримали цю роботу, клієнт хотів мати ці крихітні канали охолодження всередині форми із загартованої сталі. Як канали діаметром 0,020 дюйма, які звиваються та повертаються. Це неможливо просвердлити, неможливо відфрезерувати. Але з EDM? Ми це зробили. Це зайняло цілу вічність, але ми це зробили.
(Ну, технічно це зробив наш більш досвідчений хлопець Стів. Я дивився і намагався нічого не чіпати, бо для мене це був як місяць 2.)
Типи EDM (і так, їх більше ніж один)
Wire EDM (на що я витрачаю більшу частину свого часу)
Це схоже на... добре, уявіть собі стрічкову пилку, але замість леза є тонкий латунний дріт (зазвичай діаметром 0,010 дюйма, іноді тонший, іноді товщий). І замість того, щоб різати пилкою, це різання іскрою.
Дріт рухається через деталь, постійно подаючи свіжий дріт, тому ви завжди ріжете новим електродом. Використаний дріт збирається в урну, і ви продаєте його продавцю. Ми отримуємо близько 200 доларів кожні пару місяців за використаний дріт, що, на мою думку, приємно.
У нашому магазині є два електроерозійні машини:
Mitsubishi MV2400R (той, що на фото, куплений вживаним у 2019 році приблизно за 85 тисяч доларів, я думаю? Можливо, 90 тисяч доларів)
Sodick AQ327L (новіший, 2022 рік, коштував нам... Я хочу сказати, що 180 тисяч доларів, але не цитуйте мене)
Дротова електроерозійна машина чудово підходить для:
Наскрізні-розрізи (повний проріз деталі)
Робота з пуансоном і матрицею
Точні деталі з жорстким допуском (ми регулярно тримаємо ±0,0002")
Деталі, де потрібна справді гарна обробка поверхні
Мінуси:
ПОВІЛЬНИЙ. Дуже повільно. Різання товстої загартованої сталі може становити 1-2 квадратних дюйма на годину.
Обриви дроту. О Боже, дріт обривається. Ви пройшли половину 6-годинного перерви, ізнімокдріт обривається, і тепер вам потрібно його протягнути назад і почати спочатку (ну, не повністю, зазвичай ви можете продовжити, але все одно дратує до біса)
Діелектрична система потребує постійного обслуговування, інакше вона виходить з ладу
Sinker EDM (Ram EDM, Plunge EDM, як би ви це не називали)
Тут у вас є фасонний електрод (зазвичай мідний або графітовий), і ви «втоплюєте» його в заготовку, випалюючи матеріал, утворюючи порожнину.
У нашому магазині є одне грузило -- старіша Makino EDNC43. Купив його вживаний, я думаю, що він приблизно з 2008 року чи щось таке. Вартість була... можливо 35 тисяч доларів? Він працює добре, але повільніше, ніж новіші.
Це те, що ви використовуєте для:
Порожнини цвілі
Складні 3D форми
Глухі отвори і кишені
Гравірування (хоча зараз є кращі способи зробити це)
Заковика з грузилом EDM полягає в тому, що вам спочатку потрібно зробити електрод. Отже, якщо вам потрібно зробити складну порожнину форми, вам спочатку потрібно обробити мідний або графітовий електрод точної форми, яку ви хочете (але в зворотному/зворотному напрямку), ПОТІМ ви використовуєте цей електрод, щоб випалити порожнину в сталь.
Це як... додаткові кроки. Але іноді це єдиний спосіб щось зробити.
Моїм першим завданням для електроерозійної обробки було виготовлення простої квадратної кишені. Мені знадобилося 3 спроби, тому що я постійно збивав обчислення зміщення електродів. Стів знайшов мене біля машини з розгубленим виглядом і запитав: "Ти врахував переріз?" і я думав "що?"
Хороші часи. (Не зовсім, я почувався ідіотом.)
EDM для малих отворів (EDM для свердління)
У нас такого немає, але я використовував їх у попередніх магазинах. В основному робить крихітні глибокі отвори, використовуючи обертову латунну або мідну трубку як електрод.
Чудово підходить для отворів стартера (для дротяної ерозії), отворів для охолодження у формах, форсунок паливних форсунок тощо. Може свердлити отвори діаметром 0,008 дюйма, іноді менше.
Ці машини відносно дешеві - приблизно 30-40 тисяч доларів США за базову. Але він нам поки що не потрібен, тому що ми можемо доручити періодичне свердління отворів аутсорсингу дешевше, ніж мати машину.
Як швидко це? (Спойлер: не дуже)
Це та частина, яка розчаровує клієнтів, які не розуміють EDM.
Грубе різання дротяною ерозійною ерозією в сталі: можливо, 10-20 квадратних дюймів на годину (залежить від товщини та налаштувань) Знежирене різання (фінішні проходи для кращої обробки поверхні): набагато повільніше, наприклад 5-10 квадратних дюймів на годину за прохід, і ви можете зробити 3-4 проходи
Грузило EDM: дуже змінна, але цифра 0,5-2 кубічних дюймів на годину для чорнової обробки
Минулого тижня мені подзвонив клієнт і запитав про деталь. «Скільки часу це займе?»
Я: «Приблизно 18 годин машинного часу» Клієнт: «Для чого? Його довжина всього 4 дюйми!» Я:глибокий вдих"Так, але це загартована інструментальна сталь H13 із чотирма складними наскрізними-розрізами, і вам потрібен допуск 0,0001" і обробка 8Ra, тому... так. 18 годин."
Вони пішли в інше місце. Вони повернуться, коли інший магазин не зможе цього зробити. (Це траплялося раніше.)
Час налаштування – це те, де ви справді втрачаєте гроші
Фактичне різання може тривати 18 годин, але налаштування? Це може бути ще 4-6 годин легко.
Ви повинні:
Закріпіть деталь (і краще, щоб вона була прямокутною та рівною, інакше ваші допуски будуть тостовими)
Завантажте програму (якщо вона у вас є, іноді ви пишете її з нуля)
Встановіть нульові точки і точки відліку
Перевірте натяг дроту та напрямні
Переконайтеся, що діелектричний резервуар чистий і має відповідний питомий опір
Тестуйте, щоб переконатися, що все там, де ви думаєте
Одного разу я зіпсував шматок матеріалу вартістю 3000 доларів, тому що неправильно встановив нуль Y-на 0,100". Деталь була брухтом. Мені стало погано. Бос був... незадоволений. Але він ставився до цього здорово, тому що я пропрацював там лише 6 місяців, а ми всі робимо помилки.
(Досі іноді думаю про цю частину. Три тисячі. Тьху.)
Ситуація з діелектричною рідиною
Пам’ятаєте, як я сказав, що в щілині є рідина? Це так звана діелектрична рідина. Це надзвичайно важливо.
Для дротяної електроерозії використовується деіонізована вода зі спеціальними добавками. Необхідно підтримувати правильний питомий опір - надто провідний, і ви отримаєте коротке дугове замикання, недостатньо провідний, і іскри не утворюються правильно.
У нас є система DI (система деіонізації), яка постійно фільтрує та підтримує воду. Коли ми його купили, він коштував 8 тисяч доларів. Потребує заміни смоли кожні 6-12 місяців по 400 доларів США за штуку.
Вода пахне дивно. Непогано, просто... дивно. І холодно, тому що машина має охолоджувач, щоб підтримувати температуру приблизно на 68 градусах F. Влітку, коли на вулиці 95 градусів F і кондиціонер у нашому цеху ледве встигає, просувати руку в діелектричний резервуар насправді приємно.
Для грузика EDM ми використовуємо діелектрик на основі масла-. Жахливо пахне, потрапляє скрізь, загоряється, якщо не бути обережним (з нами ще не траплялося, стукаю по дереву, але я чув історії).
Точність і обробка поверхні (насправді крута частина)
Ось де EDM справді сяє.
Wire EDM може легко витримати ±0,0002 дюйма (це 0,005 мм для вас, люди в метричній системі). У гарний день, коли все набрано? Ми досягли ±0,0001 дюйма, що божевільно.
Оздоблення поверхні залежить від налаштувань -- чорнова обробка може бути 125Ra або гіршою, але після 3-4 проходів знежиреним шаром ви можете знизитися до 8Ra або вище. Дивитися на цю дивну майже скляну поверхню справді приємно.
Sinker EDM може зробити навіть кращу обробку поверхні, якщо вам це дійсно потрібно - я бачив оздоблення 4Ra, які виглядають як дзеркала. Але це займає вічність.
Точність пояснюється тим фактом, що немає відхилення інструменту (оскільки немає сили різання), немає зносу інструменту в традиційному розумінні, а сучасні верстати мають дійсно гарне сервокерування.
Типи проводів і параметри
Стандартний дріт — латунний — зазвичай діаметром 0,010 дюйма для більшості робіт. Але є також:
Дріт 0,008 дюйма для вузьких кутів
Дріт діаметром 0,012 дюйма для чорнової обробки товстих деталей швидше
Дріт з покриттям (оцинкований або вольфрамовий) для спеціальних застосувань
Молібденовий дріт для особливих випадків (у нас його немає, занадто дорого)
Ми перебираємо, можливо, 20-30 котушок дроту на місяць? Кожна котушка коштує приблизно 80-120 доларів США залежно від типу та місця покупки. Це додає.
Налаштування — це все це чорне мистецтво підсилювача, час-увімкнення,-вимкнення-часу, напруги, натягу дроту, тиску промивання... є 20+ параметри, які можна налаштувати. Новіші машини мають автоматичні -налаштування, які працюють добре, але для складних завдань потрібно використовувати ручний режим.
У Стіва є блокнот – буквально паперовий блокнот – з усіма його улюбленими налаштуваннями для різних матеріалів. Він займається цим 25 років і просто... знає. Я ще вчуся. У мене є налаштування, які працюють, але вони не оптимізовані, як у нього.
Витрати (також відомо, чому ми беремо 150 доларів США за годину в магазині)
Машинна оплата: ~$2800/місяць (для новішого Sodick, Mitsubishi оплачується) Переказ: ~$2000/місяць
Фільтри/смола/обслуговування: ~800$/місяць. Енергоспоживання: ймовірно 400-500$/місяць лише для системи EDM DI: 400-500$/рік у смолі.
Плюс, знаєте, орендна плата за будинок, моя зарплата, зарплата Стіва, страховка і все таке.
Отже, коли ми пропонуємо 150 доларів США за годину електроерозійної обробки, ми не збагачуємося. Це просто... скільки коштує запустити цю справу.
Одного разу клієнт посперечався зі мною щодо тарифу. "Я можу отримати фрезерування з ЧПУ за 85 доларів США за годину!"
Так, друже, але ваш фреза з ЧПК не може різати загартовану інструментальну сталь з допуском 0,0002 дюйма з нульовою силою різання, тому... яблука та апельсини.
Поширені проблеми (які змушують мене кричати)
Обриви дроту-- Це вже згадувалося, але варто повторити. Немає нічого гіршого, ніж повернутися з обіду та виявити, що машина зупинилася з обривом дроту через 4 години після 10-годинного перерізу. Новіший Sodick має автоматичне повторне нарізування різьби, що допомагає, але на Mitsubishi вам потрібно нарізати вручну. Веселі речі.
Діелектричне забруднення-- Якщо резервуар забрудниться (частинки металу, масла тощо), якість різання йде до біса. Ми повинні чистити резервуар щотижня. Чи ми? Ех... скоріше кожні 2-3 тижні, якщо чесно. Мабуть, варто було б робити це більше.
Помилки сервоприводу-- Іноді машина думає, що є коротке замикання, хоча його немає, або навпаки, і ви отримуєте ці дивні помилки сервоприводу. 90% випадків, коли перезапуск усуває це. Інші 10% ви називаєте техніком.
Проблеми конусності-- Дріт EDM можна різати прямо або з конусом (кутові стінки). Іноді ви хочете звужуватися, іноді – ні. Отримати правильну компенсацію конусності... складно. Одного разу я зіпсував це на наборі матриць, і деталі не збиралися. Довелося їх перерізати. Це був поганий день.
Знос електродів(поглинальник EDM) -- Ваш мідний або графітовий електрод зношується під час використання. Ви повинні це компенсувати. Іноді ви виготовляєте кілька електродів для однієї роботи, тому що перший зношується наполовину. Це дратує.
Збій програми-- Один раз втратив 12-годинну програму через збій ПК. Останнім часом недостатньо зберігав. Довелося відтворити 3 години роботи. Тепер я одержимо економлю. Ctrl+S — м’язова пам’ять.
Чи варто цьому вчитися?
хрумтить суглобами пальців, тому що я тут явно упереджений
Подивіться, EDM — це нішевий навик. Ці машини є не в кожному магазині. Але магазини, які роблять? Вони можуть стягувати премії, тому що не кожен може виконувати цю роботу.
Зараз я заробляю близько 28 доларів США за годину як оператор/програміст EDM. Стів заробляє ближче до 38 доларів за годину, тому що він має значно більше досвіду та може впоратися зі справді складними речами. Це... пристойно? Не дивовижно, але краще, ніж звичайні ціни на обробку в нашому регіоні, які становлять більше 20-22 доларів США за годину.
Безпека роботи здається досить хорошою. Ми завжди зайняті. Формувальні цехи, аерокосмічна промисловість, виробництво медичних приладів, інструментів і штампів – усі ці галузі потребують електроерозійної обробки.
Порівняння з іншими процесами
ПРОТИ Фрезерування з ЧПУ:
EDM: без сил різання, працює з твердими матеріалами, може створювати складні форми
CNC: швидше, дешевше за годину, більш універсальний для м’яких матеріалів
Коли використовувати EDM: тверді матеріали, не допускається прогин, складні внутрішні елементи
ПРОТИ Лазерне різання:
EDM: краща точність, відсутність зони теплового впливу, може працювати з товстими матеріалами
Лазер: НАБАГАТО швидше, підходить для тонких аркушів, дешевше для простих двовимірних розрізів
Коли використовувати EDM: товсті матеріали, жорсткі допуски, 3D-функції
ПРОТИ Гідроабразивний:
EDM: краща точність і обробка, працює лише на струмопровідних матеріалах
Водоструменя: Швидше, працює на будь-чому (навіть на склі чи камені), товщий матеріал
Коли використовувати EDM: потрібна точність, хороша обробка, матеріал проводить електрику
Всі вони мають своє місце. Я бачив магазини з усіма трьома.
Майбутнє цього матеріалу
Новіші машини стають швидшими з кращими генераторами та системами керування. Sodick, який ми придбали у 2022 році, на 30% швидший за Mitsubishi для тієї ж роботи.
Також є більше автоматизації — автоматичне заправляння дроту, автоматичне вимірювання, автоматична зміна інструменту для електроерозійного грузила. Полегшує життя.
Деякі цехи переходять на автоматизацію за допомогою роботів, які завантажують і розвантажують деталі. Ми ще не там (занадто малі), але я міг би це побачити зрештою.
Програмування-за допомогою штучного інтелекту теж стає поширеним, і це... цікаво? Дещо страшно для безпеки роботи, але також може полегшити програмування. Журі все ще поза.
Отже, що таке суть?
відкидається назад і розуміє, що це знову дуже довго
EDM — це надзвичайно корисний, але спеціалізований процес, про який більшість людей навіть не замислюються. Але той телефон, який ти тримаєш? Можливо, має деталі, виготовлені за допомогою EDM. Автомобіль, яким ти керуєш? Для виготовлення деяких форм для пластикових деталей використовувався EDM. Медичні імпланти? EDM.
Воно всюди, просто приховане.
Якщо ви плануєте зайнятися виробництвом, навички EDM є цінними. Він не такий фізично важкий, як ручна обробка, оплачується пристойно, а робота завжди є.
Якщо ви власник магазину і думаєте про покупку EDM... зробіть своє дослідження. Вони дорогі, повільні, але для певної роботи незамінні. Ми, мабуть, не вижили б без наших.
Якщо вам просто цікаво, що таке EDM... тепер ви знаєте. Це керована блискавка, яка ріже метал. Круто, правда?
Якщо вам цікавогрузило EDMпрочитавши все це? Чоловіче, ось тут стає справді цікаво-спостерігати, як електрод повільно пропалює порожнину в загартованій сталі, це як... зачаровує. Ви обов'язково повинні колись відвідати магазин і побачити це особисто. Набагато крутіше, ніж я, коли про це тут розповідаю.