اصل برش چندمرحله‌ای در دستگاه‌های برش با سیم متوسط‌سرعت: تعادل بین کارایی و دقت

ویژگی مهمی از دستگاه‌های برش با سیم متوسط‌سرعت (WEDM) در آن است توانایی برش چندمرحله‌ای . برخلاف دستگاه‌های معمولی برش با سیم پرسرعت که معمولاً فرآیند برش را در یک مرحله به پایان می‌رسانند، دستگاه‌های برش با سیم متوسط‌سرعت می‌توانند اجازه برش را به‌صورت تدریجی و از طریق چندین مرحله — از جمله برش اولیه، برش نهایی و حتی برش ظریف — کاهش دهند و بدین ترتیب دقت ابعادی و کیفیت سطح را بهبود بخشند.

اصل اساسی این است که در اولین مرحله، مواد را به‌سرعت و با بازده نسبتاً بالا برداشته و مقداری از مقدار برش را به‌عنوان مازاد برش برای مراحل بعدی باقی بگذاریم.

با این روش، ماشین‌کاری توسط سیم متوسط‌سرعت ترکیبی از بازده ماشین‌کاری و مزایای هزینه‌ای حرکت سیم به‌صورت رفت‌وبرگشتی را با کیفیت بهبودیافتهٔ حاصل از چندین مرحلهٔ پایانی فراهم می‌کند.

ماشین‌کاری توسط سیم متوسط‌سرعت چگونه با ماشین‌کاری توسط سیم پرسرعت و کم‌سرعت تفاوت دارد؟

EDM سیمی پرسرعت عموماً از سیم مولیبدن قابل‌استفادهٔ مجدد که با سرعت بالا به‌صورت رفت‌وبرگشتی حرکت می‌کند، استفاده می‌کند. این روش بازده نسبتاً بالایی در ماشین‌کاری ارائه می‌دهد و هزینهٔ تجهیزات و مصرفی‌ها نیز مقرون‌به‌صرفه است. با این حال، پایداری ابعادی و کیفیت سطح پس از یک برش تکی معمولاً محدود است.

ماشین‌کاری تراز وایر با سرعت پایین از سیم مسی یا سایر سیم‌های الکترود که به‌صورت پیوسته در یک جهت حرکت می‌کنند، استفاده می‌کند. معمولاً سیم الکترود دوباره استفاده نمی‌شود. ازآنجاکه حرکت سیم و شرایط تخلیه پایدارتر هستند، روش EDM سیمی کم‌سرعت می‌تواند دقت ابعادی بالاتری و کیفیت سطح بهتری ایجاد کند، هرچند هزینه‌های تجهیزات و مصرفی‌ها نیز بیشتر است.

EDM سیمی میان‌سرعت با افزودن برش چندمرحله‌ای و جبران فرآیند بر پایهٔ حرکت رفت‌وبرگشتی سیم، توسعه یافته است. در برش اولیه، انرژی تخلیهٔ نسبتاً بالایی برای حذف سریع مواد به‌کار می‌رود. در برش نهایی، انرژی تخلیه کاهش می‌یابد و در عین حال پارامترهای حرکت سیم و جبران مسیر ماشین‌کاری نیز به‌طور مناسب تنظیم می‌شوند.

بنابراین، EDM سیمی میان‌سرعت تنها کاهش سرعت سیم در دستگاه EDM سیمی پرسرعت نیست بلکه از طریق استفادهٔ هماهنگ از مراحل مختلف ماشین‌کاری و پارامترهای فرآیندی، تعادلی بین بازده، دقت و هزینه برقرار می‌کند.

چگونه برش چندمرحله‌ای کار می‌کند؟

The اولین مرحله عمدتاً برای برش اولیه به کار می‌رود هدف اصلی آن، حذف مواد در سریع‌ترین زمان ممکن است نه دستیابی مستقیم به ابعاد نهایی. معمولاً انرژی تخلیهٔ نسبتاً بالایی استفاده می‌شود و پارامترهای ماشین‌کاری مناسب با توجه به جنس قطعهٔ کار، ضخامت آن، قطر سیم و عملکرد دستگاه انتخاب می‌شوند. مقداری از مواد به‌عنوان اجازهٔ ماشین‌کاری برای مراحل تکمیلی باقی می‌ماند.

مقدار موادی که در طول مرحلهٔ دوم و مراحل بعدی حذف می‌شود، بسیار کوچک‌تر است بنابراین، انرژی تخلیه را می‌توان کاهش داد تا اندازهٔ حفره‌های ایجادشده توسط هر تخلیه کوچک‌تر شود. همچنین می‌توان مسیر ماشین‌کاری را تنظیم کرد تا پروفیل بیشتر اصلاح شود.

برای قطعات کاری با نیازهای بالاتر به دقت ابعادی و کیفیت سطح، یک پاس سوم یا پاس‌های تکمیلی بیشتر می‌تواند استفاده شود.

باید توجه داشت که سرعت سیم یا پارامترهای ماشین‌کاری ثابتی برای تمام دستگاه‌ها وجود ندارد . در برخی فرآیندهای رایج ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی با سیم متوسط‌سرعت، سرعت سیم در حین برش اولیه می‌تواند به حدود ۸ تا ۱۲ متر بر ثانیه , در حالی که در مرحله تکمیلی ممکن است به حدود ۱ تا ۳ متر بر ثانیه کاهش یابد . پارامترهای واقعی ماشین‌کاری باید با توجه به دستگاه، جنس قطعه کار، ضخامت قطعه کار و نیازهای ماشین‌کاری تنظیم شوند.

چرا جبران مسیر، دقت برش چندپاسی را تعیین می‌کند؟

در ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی با سیم، سیم الکترود دقیقاً در امتداد محوطه نهایی قطعه کار حرکت نمی‌کند. سیستم کنترل عددی باید عواملی مانند شعاع سیم الکترود، فاصله تخلیه و مقدار اضافه ماشین‌کاری بنابراین مسیر ماشین‌کاری باید به‌طور مناسب جبران شود.

مقدار جبران‌کننده برای اولین پاس معمولاً نسبتاً بزرگ است زیرا باید شعاع سیم الکترود، فاصله تخلیه و مقدار اضافه ماشین‌کاری لازم برای پاس‌های تکمیلی بعدی را در نظر گرفت.

در پاس‌های دوم، سوم و بعدی، مقدار باقی‌مانده از اضافه ماشین‌کاری به‌تدریج کاهش می‌یابد و بنابراین جبران مسیر نیز باید به‌طور متناظر تنظیم شود. این امر باعث می‌شود سیم الکترود به‌تدریج به کانتور نظری نزدیک‌تر شود.

علاوه بر این، سیم مولیبدن در طول استفادهٔ مکرر و رفت‌وبرگشتی دچار سایش می‌شود. وضعیت سیم الکترود، کشش سیم و فاصله تخلیه همه می‌توانند بر ابعاد نهایی تأثیر بگذارند.

بنابراین، دقت ماشین‌کاری EDM سیمی متوسط‌سرعت فقط با کاهش سرعت سیم حاصل نمی‌شود بلکه توسط ترکیبی از عوامل تعیین می‌شود، از جمله دقت ماشین، پایداری حرکت سیم، کنترل کشش سیم، پارامترهای تخلیه، وضعیت سیم الکترود و جبران‌سازی سی‌ان‌سی .

مزایای برش چندمرحله‌ای چیست؟

بزرگ‌ترین مزیت برش چندمرحله‌ای این است که کارایی بالای ماشین‌کاری تقریبی را با کیفیت ماشین‌کاری پایانی ترکیب می‌کند .

در اولین مرحله، بیشتر مواد به‌سرعت حذف می‌شوند و زمان کلی ماشین‌کاری کاهش می‌یابد. در مراحل بعدی، باقی‌ماندهٔ ماشین‌کاری کوچک‌تر و انرژی تخلیهٔ پایین‌تری استفاده می‌شود تا دقت ابعادی و کیفیت سطح بهبود یابد.

در عین حال، روش EDM سیم متوسط‌سرعت از سیم مولیبدن قابل‌استفادهٔ مجدد استفاده می‌کند. در مقایسه با روش EDM سیم کم‌سرعت که از سیم الکترود یک‌بارمصرف بهره می‌برد، در برخی کاربردهای ماشین‌کاری از مزیت هزینهٔ مواد مصرفی برخوردار است.

بنابراین، روش EDM سیم متوسط‌سرعت برای کاربردهایی مانند قالب‌های دقیق عمومی، قالب‌های نورد و اجزایی که نیازمند تعادل بین کارایی ماشین‌کاری، دقت و هزینه هستند، مناسب است .

با این حال، برش چندمرحله‌ای به این معنا نیست که روش EDM سیمی متوسط‌سرعت می‌تواند به‌طور کامل جایگزین روش EDM سیمی کم‌سرعت شود.

برای قالب‌ها و قطعات با دقت بالا که نیازمند دقت شکلی، پایداری ابعادی و کیفیت سطحی بسیار بالایی هستند ، روش EDM سیمی کم‌سرعت عموماً همچنان برتری دارد.

نتیجه‌گیری

ماهیت اصول برش چندمرحله‌ای در روش EDM سیمی متوسط‌سرعت تقسیم فرآیند ماشین‌کاری به دو مرحلهٔ آبجکت‌برداری و تکمیلی است. با استفاده از پارامترهای تخلیهٔ متفاوت، شرایط حرکت سیم و مقادیر جبران مسیر، مقدار ماشین‌کاری باقی‌مانده به‌تدریج کاهش یافته و سیم الکترود به‌تدریج به محدودهٔ نهایی شکل نزدیک‌تر می‌شود.

مزیت آن صرفاً این نیست که سرعت سیم در میانهٔ سرعت‌های روش‌های EDM سیمی پرسرعت و کم‌سرعت قرار دارد؛ بلکه این روش با انجام چندین مرحلهٔ برش، کیفیت ماشین‌کاری روش EDM سیمی روی‌هم‌گذار (reciprocating) را بهبود می‌بخشد، درحالی‌که مزیت هزینه‌ای سیم مولیبدن قابل‌استفادهٔ مجدد .

بنابراین، روش EDM سیمی متوسط‌سرعت را بهتر است به‌عنوان راه‌حل جامع ماشین‌کاری که کارایی ماشین‌کاری، دقت ابعادی، کیفیت سطح و هزینهٔ تولید را متعادل می‌کند .

دقت ابعادی واقعی و زبری سطح قابل دستیابی باید بر اساس مدل دستگاه، جنس قطعهٔ کار، ضخامت قطعهٔ کار، قطر سیم، پارامترهای ماشین‌کاری و نتایج بازرسی واقعی تعیین شود . نباید از یک مجموعهٔ تنظیمات واحد برای نمایش قابلیت ماشین‌کاری تمام دستگاه‌های EDM سیمی متوسط‌سرعت استفاده کرد.