ماشینکاری تخلیه الکتریکی

چیزی که وقتی برای اولین بار آن را یاد گرفتم، ذهنم را منفجر کرد

ماشینکاری تخلیه الکتریکی (به اختصار EDM زیرا هیچ کس کامل نمی گوید) از برق برای برش فلز استفاده می کند. ابزار چرخان نیست. لیزر نیست فقط ... جرقه.

رعد و برق های کنترل شده کوچک.

می دانم که به نظر می رسد که دارم آن را می سازم، اما قسم می خورم که این به معنای واقعی کلمه چیزی است که اتفاق می افتد. شما یک الکترود (ابزار) و قطعه کار خود (چیزی که در حال بریدن آن هستید) دارید، و یک شکاف کوچک بین آنها پر از مایع دی الکتریک (معمولاً روغن یا آب دی الکتریک) وجود دارد و شما فقط آن را ... می زنید. بارها و بارها. هزاران بار در ثانیه. هر جرقه ذره کوچکی از فلز را تبخیر می کند.

همکارم جیک (جیک متفاوت از جیک های دیگری که ذکر کردم، ظاهراً جیک های زیادی داریم) در روز دوم تلاش کرد این را برای من توضیح دهد و من فکر کردم که او با من شوخی می کند. ما فولاد را با برق می بریم؟ آره مرد وحشی.

چرا این حتی وجود دارد (چون ماشین‌کاری منظم درست کار می‌کند؟)

بنابراین موضوع اینجاست - ماشین‌کاری سنتی از برش‌های چرخان استفاده می‌کند. آسیاب، ماشین تراش، همه چیز. برای اکثر چیزها عالی کار می کند.

اما چه می شود اگر قسمت شما این باشد:

مواد فوق سخت (مانند کاربید یا فولاد ابزار سخت شده)

اشکال واقعا پیچیده با گوشه های تنگ

دیوارهای نازکی که با نیروهای برشی خم می شوند یا می شکنند

دارای ویژگی های داخلی است که با ابزار چرخان نمی توانید به آنها دسترسی پیدا کنید

اینجاست که EDM وارد می‌شود. از آنجایی که از نظر فیزیکی با قطعه تماس نمی‌گیرد (همیشه آن شکاف کوچک وجود دارد)، هیچ نیروی برشی وجود ندارد. و چون الکتریکی است، اهمیتی نمی‌دهد که مواد چقدر سخت هستند -- اگر جریان الکتریسیته را رسانا می‌کنند، می‌توانید آن را EDM کنید.

به یاد دارم که ما این کار را داشتیم، مشتری این کانال های خنک کننده کوچک را در داخل یک قالب فولادی سخت شده می خواست. مانند گذرگاه‌هایی با قطر 0.020 اینچ که می‌پیچند و می‌پیچند. راهی برای سوراخ کردن آن وجود ندارد، راهی برای آسیاب کردن آن وجود ندارد. اما با EDM؟ ما این کار را کردیم. برای همیشه طول کشید، اما آن را انجام دادیم.

(خب، از نظر فنی مرد با تجربه تر ما استیو این کار را انجام داد. من تماشا کردم و سعی کردم چیزی را لمس نکنم زیرا این برای من مانند ماه دوم بود.)

انواع EDM (و بله بیش از یک وجود دارد)

سیم EDM (چیزی که بیشتر وقتم را صرف آن می کنم)

این مانند... خوب است که یک اره نواری را تصور کنید، اما به جای تیغه، یک سیم برنجی نازک وجود دارد (معمولاً قطر 0.010 اینچ، گاهی نازکتر، گاهی اوقات ضخیم تر).

سیم از طریق قطعه حرکت می کند و دائماً سیم تازه را تغذیه می کند، بنابراین شما همیشه با الکترود جدید برش می دهید. سیم مستعمل در سطل زباله جمع آوری می شود و شما آن را به مرد ضایعاتی می فروشید. ما هر دو ماه یکبار حدود 200 دلار برای سیم دست دوم دریافت می کنیم که فکر می کنم خوب است.

فروشگاه ما دو EDM سیم دارد:

میتسوبیشی MV2400R (همان موردی که در عکس است، در سال 2019 به قیمت 85 هزار دلار خریداری شده است؟ شاید 90 هزار دلار)

Sodick AQ327L (جدیدتر، 2022، برای ما هزینه دارد... می‌خواهم بگویم 180 هزار دلار، اما در این مورد از من نقل قول نکنید)

Wire EDM برای موارد زیر عالی است:

از طریق-برش (برش تمام قسمت از طریق)

مشت بزن و بمیر کار

قطعات دقیقی که در آنها تلرانس تنگ است (ما به طور منظم ± 0.0002 اینچ را نگه می داریم)

قطعاتی که در آنها به پرداخت سطحی واقعاً خوب نیاز دارید

نکات منفی:

آهسته. مثل اینکه واقعا کند. برش فولاد سخت شده ضخیم ممکن است 1-2 اینچ مربع در ساعت باشد.

سیم می شکند. وای خدا سیم پاره میشه شما در نیمه راه یک برش 6 ساعته وضربه محکم و ناگهانیسیم پاره می‌شود و حالا باید آن را به عقب برگردانید و از نو شروع کنید (خب، نه کاملاً، معمولاً می‌توانید از سر بگیرید، اما همچنان آزاردهنده است)

سیستم دی الکتریک نیاز به تعمیر و نگهداری دائمی دارد یا بد بو می شود

Sinker EDM (Ram EDM، Plunge EDM، هر چه اسمش را بگذارید)

این جایی است که شما یک الکترود شکل (معمولا مس یا گرافیت) دارید و آن را در قطعه کار فرو می‌کنید و مواد را می‌سوزاند تا حفره ایجاد شود.

ما یک سینک در مغازه خود داریم -- Makino EDNC43 قدیمی تر. خریدم استفاده شده، فکر کنم مال 2008 یا یه چیز دیگه باشه. هزینه 35 هزار دلار بود شاید؟ خوب کار می کند اما کندتر از جدیدتر است.

این چیزی است که شما برای آن استفاده می کنید:

حفره های قالب

اشکال سه بعدی پیچیده

سوراخ ها و جیب های کور

حکاکی (اگرچه اکنون راه های بهتری برای انجام این کار وجود دارد)

گیره با سینک EDM این است که ابتدا باید الکترود را بسازید. بنابراین اگر نیاز به ایجاد یک حفره قالب پیچیده دارید، ابتدا باید یک الکترود مسی یا گرافیتی را دقیقاً به شکلی که می‌خواهید (اما به سمت عقب/ معکوس) ماشین‌کاری کنید، سپس از آن الکترود برای سوزاندن حفره در فولاد استفاده کنید.

مثل... مراحل اضافی. اما گاهی این تنها راه انجام کاری است.

اولین کار من در EDM ساخت یک جیب مربع ساده بود. من 3 بار تلاش کردم زیرا مدام محاسبه افست الکترود را خراب می کردم. استیو من را در ماشین پیدا کرد که به نظر گیج و گیج به نظر می رسیدم و می گفت: "آیا شما برای اورکات حساب کردید؟" و من مثل "چی؟"

اوقات خوب (نه واقعاً، من احساس می کردم یک احمق هستم.)

EDM سوراخ کوچک (EDM حفاری)

ما یکی از اینها را نداریم اما در مغازه های قبلی از آنها استفاده کرده ام. اساساً با استفاده از یک لوله برنجی یا مسی چرخان به عنوان الکترود، سوراخ های عمیق کوچکی ایجاد می کند.

برای سوراخ‌های استارت (برای سیم EDM)، سوراخ‌های خنک‌کننده در قالب‌ها، نازل‌های انژکتور سوخت و همه این موارد عالی است. می تواند سوراخ هایی به قطر 0.008 اینچ حفر کند که گاهی اوقات کوچکتر است.

این ماشین‌ها نسبتاً ارزان هستند - مانند 30 تا 40 هزار دلار جدید برای یک ماشین اصلی. اما ما هنوز به یکی نیاز نداریم زیرا می‌توانیم کار حفاری گاه به گاه را با قیمتی ارزان‌تر از داشتن دستگاه برون سپاری کنیم.

چقدر سریع است؟ (اسپویل: نه خیلی)

این بخشی است که مشتریانی را که EDM را درک نمی کنند ناامید می کند.

برش ناهموار سیم EDM در فولاد: شاید 10 تا 20 اینچ مربع در ساعت (بستگی به ضخامت و تنظیمات دارد).

Sinker EDM: بسیار متغیر است، اما رقم 0.5-2 اینچ مکعب در ساعت برای خشن کردن

من هفته گذشته با مشتری تماس گرفتم و در مورد یک قطعه سوال پرسیدم. "چه مدت طول می کشد؟"

من: "حدود 18 ساعت زمان ماشین" مشتری: "برای چه؟ طول آن فقط 4 اینچ است!" من:نفس عمیق"بله، اما فولاد ابزار H13 سخت شده با چهار برش پیچیده است و شما تحمل 0.0001" و پرداخت 8Ra را می خواهید، بنابراین... بله. 18 ساعت."

آنها به جای دیگری رفتند. وقتی مغازه دیگر نتواند این کار را انجام دهد، آنها برمی گردند. (این اتفاق قبلا هم افتاده بود.)

زمان راه اندازی جایی است که شما واقعاً پول از دست می دهید

برش واقعی ممکن است 18 ساعت باشد، اما راه اندازی؟ این می تواند 4-6 ساعت دیگر آسان باشد.

شما باید:

قسمت را ثابت کنید (و بهتر است مربع و تراز باشد یا تحمل شما نان تست باشد)

برنامه را بارگیری کنید (اگر حتی یک برنامه دارید، گاهی اوقات آن را از ابتدا می نویسید)

نقاط صفر و مبنا را تنظیم کنید

کشش سیم و راهنماها را بررسی کنید

مطمئن شوید که مخزن دی الکتریک تمیز و دارای مقاومت مناسب است

یک گوشه را امتحان کنید تا مطمئن شوید همه چیز همان جایی است که فکر می کنید

یک بار یک ماده 3000 دلاری را به هم ریختم زیرا Y-صفر خود را 0.100 کردم." قسمت از کار افتاده بود. احساس بیماری می کردم. رئیس... خوشحال نبود. اما او در این مورد خیلی خوب بود زیرا من فقط 6 ماه آنجا بودم و همه ما اشتباه می کنیم.

(هنوز هم گاهی به آن قسمت فکر کنید. سه بزرگ. اوه.)

وضعیت سیال دی الکتریک

پس یادت هست چطور گفتم در شکاف مایعی وجود دارد؟ به آن سیال دی الکتریک می گویند. فوق العاده مهمه

برای سیم EDM از آب دیونیزه شده با افزودنی های ویژه استفاده می کنیم. باید در مقاومت مناسب نگه داشته شود -- خیلی رسانا است و شما شورت قوس دار می گیرید، به اندازه کافی رسانا نیست و جرقه ها درست ایجاد نمی شوند.

ما این سیستم DI (سیستم دییونیزاسیون) را داریم که دائماً آب را فیلتر و نگهداری می کند. زمانی که آن را خریدیم حدود 8 هزار دلار هزینه داشت. نیاز به تعویض رزین هر 6 تا 12 ماه با قیمت 400 دلار دارد.

آب بوی عجیبی می دهد. بد نیست، فقط... عجیب است. و سرد است زیرا دستگاه دارای یک چیلر است که آن را در دمای 68 درجه فارنهایت نگه می دارد. در تابستان که هوا در بیرون 95 درجه فارنهایت است و AC فروشگاه ما به سختی می تواند آن را حفظ کند، چسباندن دست خود در مخزن دی الکتریک واقعاً خوب است.

برای سینک EDM از دی الکتریک مبتنی بر روغن- استفاده می کنیم. بوی وحشتناکی می دهد، به همه جا می رسد، اگر مراقب نباشید آتش می گیرد (هنوز برای ما اتفاق نیفتاده، چوب بزنید، اما من داستان هایی شنیده ام).

دقت و پرداخت سطحی (بخش واقعاً جالب)

اینجاست که EDM واقعا می درخشد.

Wire EDM به راحتی می تواند ±0.0002 اینچ را نگه دارد (این برای شما افراد متریک 0.005 میلی متر است). در یک روز خوب که همه چیز را وارد کرده اید؟ ما به 0.0001 ± اینچ رسیده ایم که دیوانه کننده است.

پرداخت سطح به تنظیمات بستگی دارد -- برش ناهموار ممکن است 125Ra یا بدتر باشد، اما پس از 3-4 پاس اسکیم می توانید به 8Ra یا بهتر برسید. این سطح عجیب و غریب تقریباً شیشه ای است که دیدن آن واقعاً رضایت بخش است.

Sinker EDM می‌تواند حتی اگر واقعاً به آن نیاز داشته باشید، سطح را بهتر انجام دهد - من روکش‌های 4Ra را دیده‌ام که شبیه آینه هستند. اما این برای همیشه طول می کشد.

دقت از این واقعیت ناشی می شود که هیچ انحراف ابزار وجود ندارد (زیرا نیروی برشی وجود ندارد)، هیچ سایش ابزار به معنای سنتی وجود ندارد، و ماشین های مدرن کنترل سروو واقعا خوبی دارند.

انواع سیم ها و تنظیمات (معصب شدن برای یک ثانیه)

سیم استاندارد برنجی است -- معمولاً برای اکثر کارها قطر 0.010 اینچ. اما موارد زیر نیز وجود دارد:

سیم 0.008 اینچی برای گوشه های محکم تر

سیم 0.012 اینچی برای خشن کردن سریعتر قطعات ضخیم

سیم های روکش دار (روکش شده روی یا تنگستن) برای کاربردهای خاص

سیم مولیبدن برای موارد خاص (ما این را ذخیره نمی کنیم، خیلی گران است)

ما از طریق شاید 20-30 قرقره سیم در ماه عبور می کنیم؟ هر قرقره بسته به نوع و جایی که از آن خرید می کنیم حدود 80-120 دلار است. اضافه می کند.

تنظیمات عبارتند از تمام هنر سیاه آمپر، -زمان روشن، خاموش-زمان، ولتاژ، کشش سیم، فشار شستشو... مانند 20+ پارامترهایی وجود دارد که می‌توانید آنها را تغییر دهید. ماشین‌های جدیدتر تنظیمات خودکار- دارند که خوب کار می‌کنند، اما برای کارهای دشوار باید دستی انجام دهید.

استیو یک دفترچه یادداشت - دفترچه یادداشت کاغذی واقعی - با تمام تنظیمات مورد علاقه اش برای مواد مختلف دارد. او 25 سال است که این کار را انجام می دهد و فقط ... می داند. من هنوز در حال یادگیری هستم. من تنظیماتی دارم که کار می کنند اما مانند او بهینه نشده اند.

هزینه ها (با نام مستعار چرا ما 150 دلار در ساعت نرخ فروشگاه دریافت می کنیم)

پرداخت ماشینی: ~ 2800 دلار در ماه (برای Sodick جدیدتر، میتسوبیشی پرداخت می شود) سیم: ~ 2000 دلار در ماه
فیلترها/رزین/نگهداری: ~ 800 دلار در ماه مصرف برق: احتمالاً 400-500 دلار در ماه فقط برای سیستم EDMs DI: 400-500 دلار در سال در مواد مصرفی متفرقه رزین (راهنماها، تغذیه برق و غیره): 1200 دلار در سال

به علاوه، می دانید، اجاره ساختمان، حقوق من، حقوق استیو، بیمه، همه این چیزها.

بنابراین وقتی 150 دلار در ساعت برای زمان سیم EDM نقل قول می کنیم، ثروتمند نمی شویم. فقط ... هزینه اجرای این چیزها چقدر است.

یک بار مشتری با من در مورد نرخ بحث کرد. "من می توانم فرز CNC را با قیمت 85 دلار در ساعت دریافت کنم!"

بله رفیق، اما آسیاب CNC شما نمی تواند فولاد ابزار سخت شده را تا 0.0002 اینچ با نیروی برش صفر برش دهد، بنابراین ... سیب و پرتقال.

مشکلات رایج (که باعث می شود من بخواهم فریاد بزنم)

سیم می شکند-- قبلاً به این موضوع اشاره شده است اما باید تکرار شود. هیچ چیز بدتر از این نیست که از ناهار برگردید و متوجه شوید که دستگاه با قطع سیم از 4 ساعت به 10 ساعت قطع شده است. Sodick جدیدتر دارای نخ زنی خودکار است که کمک می کند، اما میتسوبیشی که باید به صورت دستی نخ کنید. چیزهای سرگرم کننده

آلودگی دی الکتریک- اگر مخزن کثیف شود (ذرات فلز، روغن، هر چیز دیگری)، کیفیت برش شما به جهنم می رود. قرار است تانک را هر هفته تمیز کنیم. آیا ما؟ هه... اگر صادق باشیم بیشتر مثل هر 2-3 هفته. احتمالاً باید این کار را بیشتر کرد.

خطاهای سروو-- گاهی اوقات دستگاه فکر می‌کند کوتاه است در حالی که وجود ندارد، یا برعکس، و شما با این خطاهای عجیب سروو مواجه می‌شوید{1}}% از مواقعی که راه‌اندازی مجدد آن را برطرف می‌کند. 10 درصد دیگر را که با فناوری تماس می گیرید.

مسائل مخروطی- سیم EDM می تواند مستقیم یا با مخروطی (دیوارهای زاویه دار) برش دهد. گاهی اوقات شما می خواهید تار، گاهی اوقات شما نه. دریافت غرامت مخروطی دقیقاً درست ... مشکل است. من یک بار این را روی یک ست قالب خراب کردم و قطعات جمع نشدند. مجبور به قطع آنها شد. روز بدی بود

سایش الکترود(سینکر EDM) -- الکترود مس یا گرافیتی شما با استفاده از آن فرسوده می شود. شما باید این را جبران کنید. گاهی اوقات شما برای یک کار چندین الکترود می سازید زیرا الکترود اول در نیمه راه فرسوده می شود. آزار دهنده است.

برنامه خراب می شود- یک بار یک برنامه 12 ساعته را به دلیل خرابی رایانه شخصی از دست دادید. اخیراً به اندازه کافی ذخیره نشده بود. مجبور به بازسازی 3 ساعت کار شدم. حالا با وسواس پس انداز می کنم. Ctrl+S حافظه ماهیچه ای است.

آیا ارزش یادگیری دارد؟

بند انگشتان را ترک می کند زیرا من به وضوح در اینجا مغرضانه هستم

نگاه کنید، EDM یک مهارت خاص است. هر مغازه ای این ماشین ها را ندارد. اما مغازه هایی که این کار را انجام می دهند؟ آنها می توانند نرخ های حق بیمه را دریافت کنند زیرا همه نمی توانند این کار را انجام دهند.

من در حال حاضر به عنوان یک اپراتور/برنامه نویس EDM حدود 28 دلار در ساعت درآمد دارم. استیو نزدیک به 38 دلار در ساعت درآمد دارد زیرا او تجربه بسیار بیشتری دارد و می تواند از پس مسائل بسیار پیچیده برآید. این ... شایسته است؟ شگفت انگیز نیست، اما بهتر از نرخ ماشینکاری عمومی در منطقه ما که بیشتر از 20-22 دلار در ساعت است.

امنیت شغلی بسیار خوب به نظر می رسد. ما همیشه مشغولیم قالب‌فروشی‌ها، هوافضا، دستگاه‌های پزشکی، ابزار و قالب -- همه این صنایع به کار EDM نیاز دارند.

مقایسه آن با سایر فرآیندها

در مقابل فرز CNC:

EDM: بدون نیروی برشی، روی مواد سخت کار می کند، می تواند اشکال پیچیده ای ایجاد کند

CNC: سریع‌تر، ارزان‌تر در ساعت، همه‌کاره‌تر برای مواد نرم

زمان استفاده از EDM: مواد سخت، بدون انحراف مجاز، ویژگی های داخلی پیچیده

در مقابل برش لیزری:

EDM: دقت بهتر، بدون منطقه تحت تأثیر حرارت، می تواند مواد ضخیم را انجام دهد

لیزر: بسیار سریع‌تر، برای ورق‌های نازک خوب، برای برش‌های ساده دو بعدی ارزان‌تر است

زمان استفاده از EDM: مواد ضخیم، تحمل های محکم، ویژگی های سه بعدی

در مقابل واترجت:

EDM: دقت و پرداخت بهتر، فقط بر روی مواد رسانا کار می کند

واترجت: سریعتر، روی هر چیزی (حتی شیشه یا سنگ) کار می کند، قابلیت مواد ضخیم تر

زمان استفاده از EDM: به دقت نیاز دارید، می خواهید روکش خوبی داشته باشید، مواد رسانای الکتریسیته هستند

همه آنها جای خود را دارند. من مغازه هایی با هر سه دیده ام.

آینده این چیزها

ماشین‌های جدیدتر با ژنراتورها و سیستم‌های کنترل بهتر سریع‌تر می‌شوند. Sodick که ما در سال 2022 خریدیم 30٪ سریعتر از میتسوبیشی برای همان کار است.

اتوماسیون بیشتری نیز وجود دارد - سیم‌کشی خودکار، اندازه‌گیری خودکار، تغییر خودکار ابزار برای سینک EDM. زندگی را آسان تر می کند.

برخی از مغازه ها با ربات هایی که قطعات را بارگیری و تخلیه می کنند وارد اتوماسیون می شوند. ما هنوز آنجا نیستیم (خیلی کوچک)، اما در نهایت توانستم آن را ببینم.

برنامه‌نویسی با کمک هوش مصنوعی{0}}در حال تبدیل شدن به چیزی است که جالب است؟ برای امنیت شغلی کمی ترسناک است اما ممکن است برنامه نویسی را آسان تر کند. هیئت منصفه هنوز بیرون است

پس خط آخر چیست؟

به عقب خم می شود و متوجه می شود که این دوباره واقعا طولانی شده است

EDM این فرآیند فوق العاده مفید اما تخصصی است که اکثر مردم هرگز به آن فکر نمی کنند. اما آن تلفنی که در دست دارید؟ احتمالا دارای قطعات ساخته شده با EDM است. ماشینی که رانندگی میکنی؟ از EDM برای ساخت برخی از قالب های قطعات پلاستیکی استفاده شد. ایمپلنت های پزشکی؟ EDM.

همه جا هست، فقط پنهان.

اگر به فکر ورود به عرصه تولید هستید، مهارت های EDM ارزشمند هستند. از نظر فیزیکی به اندازه ماشینکاری دستی سخت نیست، هزینه مناسبی دارد و همیشه کار وجود دارد.

اگر صاحب مغازه ای هستید که به خرید EDM فکر می کنید... تحقیق خود را انجام دهید. آنها گران هستند، آنها کند هستند، اما برای کارهای خاص غیر قابل تعویض هستند. ما احتمالاً بدون مال خودمان زنده نمی‌مانیم.

اگر فقط کنجکاو هستید که EDM چیست ... خوب، اکنون می دانید. این رعد و برق کنترل شده است که فلز را برش می دهد. باحال، درسته؟

اگر کنجکاو هستیدسینک EDMبعد از خواندن این همه؟ مرد، اینجاست که واقعاً جالب می‌شود-دیدن یک الکترود که به آرامی حفره‌ای را در فولاد سخت می‌سوزاند، مانند... مسحورکننده است. شما باید به طور کامل از یک مغازه بازدید کنید و زمانی آن را شخصا ببینید. خیلی باحال تر از من که اینجا در موردش حرف می زنم.