EN
Když konvenční nástroje na obrábění potíže mají s kalenou ocelí, karbidem nebo exotickými slitinami, EDM stroje se elektroerozní stroje stávají definitivním řešením. Elektroerozní stroje využívají řízených elektrických výbojů k odstraňování materiálu s extrémní přesností a tak obejdou mechanické síly, jejichž omezení způsobují opotřebení, deformaci nebo úplné selhání konvenčních nástrojů. Tento zásadní rozdíl v principu činnosti je právě tím, proč se elektroerozní stroje staly nepostradatelnými v průmyslech, které pravidelně zpracovávají nejtvrší a nejnáročnější materiály na výrobní lince.
EDM stroje fungují na principu jiskrové eroze, při níž rychlé elektrické výboje mezi elektrodou a obrobkem odstraňují materiál velmi přesným způsobem. Protože EDM stroje odstraňují materiál tepelně, nikoli mechanicky, je tvrdost obrobku pro tento proces v podstatě nepodstatná. To činí EDM stroje jedinečně vhodnými pro aplikace, kde by tvrdost materiálu, jeho křehkost nebo složitá geometrie ztížily nebo znemožnily tradiční obrábění. Porozumění těmto výhodám pomáhá výrobcům, výrobcům nástrojů a inženýrům lépe rozhodovat o tom, kdy nasadit EDM stroje na výrobní lince.
Základní výhoda EDM strojů při obrábění tvrdých materiálů
Tvrdost není pro EDM stroje překážkou
Nejvýznamnější výhodou EDM strojů při obrábění tvrdých materiálů je zcela nezávislé fungování na tvrdosti obrobku. Tradiční frézování a soustružení spoléhají na řezný nástroj, který musí být tvrdší než materiál, který se obrábí; to vytváří praktický limit při práci s materiály jako jsou kalené nástrojové oceli, slinuté karbidy nebo polykrystalické materiály. EDM stroje tento omezení úplně obejdou. Protože odstraňování materiálu u EDM strojů probíhá prostřednictvím energie jiskrového výboje a nikoli mechanickým střihem, lze obrábět i materiály s tvrdostí vyšší než 60 HRC za použití stejného provozního nastavení jako u měkčích materiálů.
Tato vlastnost činí EDM stroje zvláště cennými při výrobě nástrojů a forem, kde musí být nástrojová ocel zahřátá před dokončovacím obráběním, aby se zachovala rozměrová stabilita. U EDM strojů mohou výrobci součásti obrábět po úplném tepelném zpracování, čímž eliminují deformace, které často vznikají, když jsou zahřáté součásti vystaveny řezným silám konvenčního obrábění. Výsledkem je přesnější dodržení tolerancí a vyšší konzistence kvality součástí v rámci celé výrobní série.
Zbytkové napětí a integrita povrchu u EDM strojů
EDM stroje při odstraňování materiálu na obrobek nepůsobí žádnou mechanickou silou. Tato nulová kontaktní povaha znamená, že EDM stroje v povrchové vrstvě opracovaného dílu téměř nevytvářejí zbytkové mechanické napětí. Pro tvrdé a křehké materiály, jako jsou keramika, karbidové slinutiny a kalené ložiskové oceli, je to rozhodující. Konvenční obrábění těchto materiálů nese riziko mikroprasklin, lomů a podpovrchové deformace, které ohrožují integritu součásti a její únavovou životnost. EDM stroje tyto způsoby poškození vyhýbají a poskytují povrchy, které si i po intenzivním odstraňování materiálu zachovávají své strukturální vlastnosti.
Přesnost a geometrické možnosti EDM strojů
Složité profily a přísné tolerance
EDM stroje vynikají při výrobě složitých vnitřních profilů, ostrých vnitřních rohů, hlubokých úzkých drážek a intrikátních tvarů dutin, které jsou geometricky nemožné nebo ekonomicky nepraktické dosáhnout pomocí rotačních řezných nástrojů. Například EDM stroje pro formování do dutiny přesně napodobují trojrozměrný tvar tvarované elektrody na povrchu obrobku. Tato schopnost je mimořádně cenná při výrobě dutin pro vstřikovací formy, kovové tvářecí matrice a razítkové nástroje, které všechny vyžadují přesné vyfrézované prohlubně v plně kalených ocelových blocích. EDM stroje dosahují přesnosti v řádu několika mikrometrů, což vyhovuje i nejnáročnějším standardům nástrojárenských dílen.
Drátové EDM stroje rozšiřují tuto přesnost na dvourozměrné obrysové řezání, což umožňuje výrobu razidel, vložek a součástí s jemným roztečením z kalených desek bez jakéhokoli rizika tepelné deformace způsobené řezným teplem. Protože EDM stroje udržují konzistentní kontrolu mezer mezi elektrodami prostřednictvím servozpětných systémů, je opakovatelnost rozměrů v rámci šarží spolehlivě vysoká, čímž se snižuje potřeba ručního přizpůsobování a přepracování v následných montážních operacích.
Jemný povrchový úprava na tvrdých obrobkách
Úprava povrchu je další oblast, ve které ukazují EDM stroje zřetelné výhody oproti broušení nebo tvrdému frézování při zpracování obtížných materiálů. EDM stroje lze naprogramovat tak, aby postupně aplikovaly jemnější dokončovací průchody, přičemž se v několika etapách snižuje energie jiskrového vybíjení, čímž lze dosáhnout drsnosti povrchu pod hodnotou Ra 0,4 mikrometru na kalené oceli. Tato kvalita povrchu je rozhodující pro povrchy dutin forem, kde textura povrchu přímo ovlivňuje estetickou kvalitu vstřikovaných plastových dílů. EDM stroje toho dosahují bez nutnosti specializované brusné nářadí nebo složitých upínacích uspořádání spojených s broušením.
Provozní a ekonomické výhody EDM strojů
Snížené opotřebení nástrojů a složitost nastavení
EDM stroje eliminují kontakt mezi elektrodou a obrobkem během řezání, což znamená, že nedochází k běžnému opotřebení nástroje způsobenému abrazí proti tvrdému povrchu. U operací s karbidem nebo kalenou ocelí se běžné frézovací nástroje rychle opotřebují a vyžadují častou výměnu, čímž se zvyšují jak náklady na nástroje, tak prostoj stroje při výměně nástrojů. EDM stroje používají elektrody vyrobené z grafitu nebo mědi, materiálů, které se za řízených podmínek výboje pomalu erozivně opotřebují. Moderní EDM stroje jsou vybaveny automatickou kompenzací opotřebení elektrod, čímž se dále prodlužuje životnost elektrod a snižuje se frekvence manuálního zásahu během dlouhých neobsluhovaných provozních cyklů.
Nastavení EDM strojů je také dobře přizpůsobeno práci s nízkým objemem a vysokou složitostí, která je typická pro nástrojovny a oddělení pro vývoj prototypů. EDM stroje nepotřebují tuhé uchycení obrobku a ovládání vibrací, které vyžaduje tvrdé frézování při vysokých otáčkách vřetena. To činí EDM stroje přístupnějšími pro dílny, které nemají těžké obráběcí centra, ale potřebují spolehlivě zpracovávat kalené součásti.
Kompatibilita s obtížně obrábětelnými slitinami
Kromě nástrojových ocelí se EDM stroje pravidelně používají pro obrábění titanových slitin, superlitin Inconel, karbidových kompozitů wolframu a dalších materiálů, které jsou známé tím, že je obtížné je obrábět konvenčními metodami. EDM stroje tyto materiály zpracovávají rychlostí, která je sice pomalejší než konvenční řezání, ale je stálá a předvídatelná. Pro výrobce letadlových a leteckých součástí a výrobků pro zdravotnictví, kteří nemohou obětovat volbu materiálu, poskytují EDM stroje spolehlivou metodu zpracování, kterou konvenční obrábění jednoduše nedokáže napodobit u nejtvršších a chemicky nejodolnějších tříd slitin.
Často kladené otázky
Jaké typy tvrdých materiálů mohou EDM stroje zpracovávat?
EDM stroje dokážou zpracovávat širokou škálu tvrdých a obtížně obrobitelných materiálů, včetně kalené nástrojové oceli, karbidu, titanových slitin, Inconelu, nerezové oceli a určitých keramik. Klíčovým požadavkem je elektrická vodivost materiálu, kterou splňují většina kovových tvrdých materiálů. EDM stroje nejsou vhodné pro nevodivé materiály, jako je sklo nebo neplněné polymerové kompozity.
Jsou EDM stroje vhodné pro vysokorychlostní výrobu dílů z tvrdých materiálů?
EDM stroje jsou nejekonomičtější při nízkém až středním výrobním množství, kde jsou vysoké požadavky na složitost a přesnost. Pro velmi vysoké výrobní množství jednoduchých dílů z tvrdých materiálů mohou být ekonomičtější jiné technologie. EDM stroje jsou však často preferovanou volbou pro součásti nástrojoven, vložky forem a přesné matrice, kde je přesnost důležitější než doba cyklu. Moderní EDM stroje vybavené funkcemi automatizace mohou v příslušných aplikacích výrazně zvýšit výkon.
Jak se EDM stroje srovnávají s broušením při dokončování tvrdých materiálů?
Broušení je účinné pro ploché nebo válcové povrchy tvrdých materiálů, ale EDM stroje překonávají broušení v případě složitých trojrozměrných dutin nebo vnitřních profilů. EDM stroje dokážou dosáhnout slepých drážek, podřezů a jemných vnitřních rohů, ke kterým brousicí kotouče nedokážou proniknout. Pokud jde o povrchovou úpravu plochých oblastí, precizní broušení může dosáhnout mírně lepších hodnot Ra, ale EDM stroje nabízejí větší geometrickou flexibilitu a jsou preferovaným řešením, pokud je hlavním požadavkem tvarová přesnost složitých tvarů.
