Elektrodrążenie wgłębne EDM - na czym polega proces elektrodrążenia?
Elektrodrążenie wgłębne EDM (Electrical Discharge Machining) to rodzaj precyzyjnej obróbki ubytkowej bazującej na zaawansowanych technologicznie podstawach. Technologia ta oparta jest na zjawisku elektroerozji, które powstaje podczas wyładowań elektrycznych między elektrodą a obrabianym materiałem w dielektrycznym środowisku.
Elektrodrążenie EDM polega na ściśle kontrolowanej erozji materiału przy wykorzystaniu impulsowych wyładowań elektrycznych jakie mają miejsce między powierzchnią obrabianego przedmiotu a elektrodą. Dzięki temu, że oba przedmioty zanurzone są w ciekłym dielektryku (olej mineralny bądź nafta) tworzy się temperatura w zakresie 6 000 ºC – 50 000 ºC. W efekcie tak wysokiej temperatury dochodzi do parowania obrabianego materiału czyli erozji.
Za pomocą elektrodrążenia wgłębnego EDM jesteśmy w stanie uzyskać dokładność obróbki do 2 μm.
Obróbka metali CNC przez drążenie głębne EDM – zastosowanie elektrodrążenia
Obróbka elektrodrążenia wgłębnego EDM wykorzystywana jest wówczas, gdy standardowe metody obróbki nie są wystarczające. Zastosowanie EDM stanowi uzupełnienie standardowych technik wytwarzania, a jego rolą jest uzupełnienie braków powszechnie dostępnych metod. Drążenie wgłębne EDM wykorzystuje się głównie do trudnych w obróbce matryc i stempli form wtryskowych oraz tłoczników, a także:
- grawerowania
- wykonywania otworów kształtowych i walcowych
- wykonywania złożonych kształtów
- wykonywania gwintów
Zalety elektrodrążenia wgłębnego EDM
Elektrodrążenie wgłębne EDM daje możliwość obróbki prawie każdego materiału, który przewodzi prąd elektryczny, łącznie z węglikiem spiekanym, diamentem polikrystalicznym i stalą hartowaną. To niezastąpiona metoda obróbki w przypadku materiałów trudnoskrawalnych.
Do zalet obróbki elektroerozyjnej zaliczamy:
- tworzenie skomplikowanych kształtów
- wysoka precyzja i możliwość tworzenia bardzo małych detali
- brak konieczności polerowanie ze względu na bardzo niską chropowatość powierzchni
- brak kontaktu między narzędziem a materiałem obrabianym przez co unikamy zniekształceń
- możliwość wykonywania bardzo drobnych jak i stożkowych otworów, wklęsłych kształtów, wąskich szczelin, ścian położonych względem siebie pod niewielkim kątem
- możliwość obróbki elementów o wysokiej twardości
Wady drążenia wgłębnego EDM
Jednak obróbka elektroerozyjna nie pozostaje bez wad. Większość z nich związanych jest z wysokimi kosztami tej metody. Oto najważniejsze z nich:
- wolne tempo obróbki
- wysoki pobór prądu elektrycznego
- konieczność tworzenia i regeneracji elektrod, które stosunkowo szybko ulegają zużyciu
- brak możliwości wykonywania ostrych krawędzi wewnętrznych ze względu na zużycie narzędzia
Elektrody do drążenia wgłębnego
Do obróbki za pomocą erozji elektrycznej stosuje się elektrody wykonane z miedzi, grafitu, węglików spiekanych i miedzi wolframowej. Jednak najczęściej do produkcji elektrod EDM wykorzystuje się miedź i grafit.
Miedziane elektrody cechuje doskonała przewodność cieplna, czystość w środowisku pracy oraz szybszy czas zużycia, dlatego często łączy się ją z wolframem w celu poprawy ogólnej wydajności obróbki. Zwiększa się jednak wtedy koszt wykonania takiego narzędzia. Czy jest zatem idealny materiał na elektrody do obróbki EDM?
Dyskusja na ten temat trwa od wielu lat, stąd ciężko jednoznacznie określić, który materiał będzie najbardziej optymalny. Zależy to od różnych czynników, m.in. rodzaju obrabianego materiału, kształtu elektrody, wymaganej tolerancji, wielkości produkcji, budżetu itd.
Elektrody do drążenia wgłębnego – miedź czy grafit?
Porównując dwa najpopularniejsze materiały stosowane do wykonywania elektrod EDM warto w pierwszej kolejności porównać koszty produkcji samej elektrody. Patrząc na materiał, miedź będzie tańsza niż grafit. Jednak grafit będzie tańszy w obróbce ze względu na krótszy czas obróbki. Kolejna kwestia to różnorodność materiałów. W przypadku grafitu mamy do dyspozycji wiele jego gatunków, przez co możemy dobrać najbardziej optymalny rodzaj materiału odpowiadający konkretnemu zadaniu. Natomiast w przypadku miedzi jesteśmy pod tym względem mocno ograniczeni.
Jeśli chodzi o wydajność to w przypadku dużej gęstości prądu i dłuższego czasu działania zdecydowanie lepiej ponownie wypada grafit. Elektroda grafitowa będzie w stanie osiągnąć zużycie poniżej 1% w porównaniu do głębokości drążenia.
Obszarem, w którym miedź będzie górować nad grafitem jest wykończenie powierzchni. Wykorzystując elektrodę miedzianą jesteśmy w stanie otrzymać dokładniejszą powierzchnię o mniejszej chropowatości.
Proces elektrodrążenia wgłębnego w obróbce materiałów form wtryskowych
Ze względu na możliwość obróbki bardzo skomplikowanych geometrycznie powierzchni oraz trudno dostępnych miejsc elektrodrążarki wgłębne znalazły zastosowanie w produkcji matryc form wtryskowych i ciśnieniowych, a także tłoczników czy rowków wpustowych. Dzięki tej metodzie możliwa jest obróbka powierzchni wklęsłych oraz łączących się pod kątem ostrym.
Elektrodrążenie wgłębne a elektrodrążenie drutowe
Elektrodrążenie drutowe WEDM (Wire Electrical Discharge Machining) również wykorzystuje elektrodę w formie drutu i podobnie jak w przypadku wcześniej omawianej technologii bazuje na zjawisku elektroerozji. Jednak jej zastosowanie jest nieco inne. Elektrodrążenie drutowe służy do wycinania dowolnych kształtów 2D. Pozwala na uzyskanie bardzo gładkich powierzchni i skomplikowanych kształtów także o ściankach pochyłych.
Elektroda w metodzie WEDM ma postać drutu, którego średnica zwykle waha się w zakresie 0,1 – 0,3 mm. Zaletą jest brak konieczności stosowania elektrod o różnych kształtach, jak w przypadku EDM. Technologię WEDM stosuje się w produkcji wykrojników, matryc form wtryskowych oraz narzędzi cięcia i skrawania.