Принцип багатопрохідного різання середньошвидкісного електроерозійного верстата з дротовим електродом: поєднання ефективності та точності

Важливою особливістю середньошвидкісного електроерозійного верстата з дротовим електродом (WEDM) є його здатність до багатопрохідного різання . На відміну від традиційних високошвидкісних електроерозійних верстатів з дротовим електродом, які зазвичай завершують процес різання за один прохід, середньошвидкісні електроерозійні верстати з дротовим електродом можуть поступово видаляти припуск на обробку за кілька проходів — включаючи чорнове, чистове та навіть додаткове різання, що забезпечує підвищення точності розмірів і якості поверхні.

Основний принцип полягає у використанні першого проходу для швидкого видалення матеріалу з порівняно високою ефективністю обробки, залишаючи певний запас на подальшу обробку. У наступних проходах енергія розряду зменшується, а компенсація обробки коригується, що дозволяє електродному дроту поступово наближатися до остаточної контурної форми.

Таким чином, електроерозійна обробка середньошвидкісним дротом поєднує ефективність обробки та переваги у вартості, притаманні зворотно-поступальному русі дроту, із покращеною якістю обробки, досягнутою завдяки кільком остаточним проходам.

Чим середньошвидкісна електроерозійна обробка дротом відрізняється від високошвидкісної та низькошвидкісної електроерозійної обробки дротом?

Високошвидкісна електроерозійна обробка дротом зазвичай використовує багаторазовий молібденовий дріт, який рухається вперед і назад із високою швидкістю. Вона забезпечує порівняно високу ефективність обробки, а вартість обладнання й витратних матеріалів є відносно низькою. Однак стабільність розмірів і якість поверхні після одного проходу обробки, як правило, обмежені.

Електроерозійне оброблення дротом низької швидкості використовує латунний дріт або інші електродні дроти, які рухаються безперервно в одному напрямку. Електродний дріт, як правило, не використовується повторно. Оскільки умови руху дроту та електричного розряду є стабільнішими, повільна електроерозійна обробка дротом забезпечує вищу розмірну точність і кращу якість поверхні, хоча вартість обладнання та споживних матеріалів також вища.

Електроерозійна обробка дротом середньої швидкості додає багатопрохідне різання та технологічну компенсацію на основі зворотно-поступального руху дроту. Під час чорнового різання використовується порівняно висока енергія розряду для швидкого видалення матеріалу. Під час чистового різання енергія розряду зменшується, а параметри руху дроту та компенсація траєкторії обробки відповідно коригуються.

Тому електроерозійна обробка дротом середньої швидкості — це не просто зниження швидкості дроту на верстаті з високошвидкісною електроерозійною обробкою дротом . Натомість вона досягає балансу між ефективністю, точністю та вартістю за рахунок узгодженого використання різних проходів обробки й технологічних параметрів.

Як працює багатопрохідне різання?

The перший прохід використовується переважно для чорнового різання його головна мета — максимально швидко видалити матеріал, а не безпосередньо досягти остаточних розмірів. Зазвичай застосовується відносно висока енергія розряду, а параметри обробки підбираються відповідно до матеріалу, товщини заготовки, діаметра дроту та продуктивності верстата. Для подальших чистових проходів залишається певний припуск на обробку.

Кількість матеріалу, що видаляється під час другого та наступних проходів, значно менша тому енергію розряду можна знизити, щоб зменшити розмір кратерів, утворених окремими розрядами. Також можна скоригувати траєкторію обробки, щоб ще більше вдосконалити профіль.

Для заготовок із вищими вимогами щодо точності розмірів та якості поверхні застосовують третій прохід або додаткові остаточні проходи які можна використовувати.

Слід зазначити, що не існує універсальної швидкості руху дроту чи універсальних параметрів обробки, придатних для всіх верстатів . У деяких типових процесах електроерозійної обробки дротом середньої швидкості швидкість руху дроту під час чорнової обробки може досягати приблизно 8–12 м/с , тоді як під час остаточної обробки її можна знизити до приблизно 1–3 м/с під час остаточної обробки . Фактичні параметри обробки потрібно коригувати залежно від типу верстата, матеріалу заготовки, її товщини та вимог до обробки.

Чому компенсація траєкторії визначає точність багатопрохідної обробки?

Під час електроерозійної обробки дротом електродний дріт не рухається безпосередньо вздовж остаточного контуру заготовки. Система ЧПУ має компенсувати такі фактори, як радіус електродного дроту, розрядний зазор і припуск на обробку , тому траєкторію обробки необхідно відповідним чином скоригувати.

Значення корекції для першого проходу, як правило, є порівняно великим , оскільки воно має враховувати радіус електродного дроту, розрядний зазор і припуск на обробку, необхідний для подальших чистових проходів.

Під час другого, третього та наступних проходів залишковий припуск на обробку поступово зменшується, а отже, корекцію траєкторії також слід відповідно змінювати. Це дозволяє електродному дротові поступово наближатися до теоретичного контуру.

Крім того, молібденовий дріт зношується під час багаторазового зворотно-поступального використання. Стан електродного дроту, натяг дроту та розрядний зазор можуть впливати на кінцеві розміри.

Тому точність обробки при середньошвидкісному електроерозійному дротовому різанні досягається не просто зниженням швидкості руху дроту . Натомість вона визначається комплексом факторів, у тому числі точність верстата, стабільність руху дроту, контроль натягу дроту, параметри розряду, стан електродного дроту та компенсація ЧПК .

Які переваги багатопрохідного різання?

Найбільшою перевагою багатопрохідного різання є те, що воно поєднує високу ефективність чорнової обробки з якістю чистової обробки .

Перший прохід швидко видаляє більшу частину матеріалу, скорочуючи загальний час обробки. Подальші проходи використовують менший припуск на обробку та нижчу енергію розряду для підвищення точності розмірів і якості поверхні.

У той самий час верстати електроерозійного дротового різання середньої швидкості використовують багаторазовий молібденовий дріт . У порівнянні з верстатами електроерозійного дротового різання низької швидкості, які використовують одноразовий електродний дріт, вони забезпечують перевагу у витратах на споживні матеріали в певних застосуваннях обробки.

Тому верстати електроерозійного дротового різання середньої швидкості добре підходять для таких застосувань, як загальні прецизійні форми, штампи та компоненти, що вимагають балансу між ефективністю обробки, точністю та вартістю .

Однак багатопрохідне різання не означає, що електроерозійне оброблення проводом із середньою швидкістю може повністю замінити електроерозійне оброблення проводом із низькою швидкістю.

Для високоточні форми та компоненти з надзвичайно високими вимогами до точності профілю, стабільності розмірів та якості поверхні , електроерозійне оброблення проводом із низькою швидкістю, як правило, все ще має перевагу.

Висновок

Суть принцип багатопрохідного різання при електроерозійному обробленні проводом із середньою швидкістю полягає у поділі процесу обробки на етапи чорнового та чистового різання. Використовуючи різні параметри розряду, умови руху дроту та значення компенсації траєкторії, припуск на обробку поступово зменшується, а електродний дріт поступово наближається до кінцевого контуру.

Його перевага полягає не просто в тому, що швидкість дроту знаходиться десь між швидкістю високошвидкісного та низькошвидкісного електроерозійного оброблення проводом. Натомість вона покращує якість обробки при зворотно-поступальному русі дроту за рахунок кількох проходів різання, зберігаючи при цьому вигоду у вартості багаторазовий молібденовий дріт .

Тому електроерозійне оброблення проводом із середньою швидкістю краще розуміти як комплексне рішення для обробки, що забезпечує баланс між ефективністю обробки, точністю розмірів, якістю поверхні та вартістю виробництва .

Фактичну точність розмірів і шорсткість поверхні, яких можна досягти, слід визначати з урахуванням моделі верстата, матеріалу заготовки, товщини заготовки, діаметра дроту, параметрів обробки та фактичних результатів перевірки . Єдиний набір параметрів не повинен використовуватися для опису можливостей обробки всіх верстатів EDM з середньошвидкісним дротом.