Урок 6.5РезатьГлава 6 · Резка и нетрадиционная механическая обработка

Электроэрозионная резка проволокой

Искры от тонкой движущейся проволоки вырезают сквозные профили

Электроэрозионная резка проволокой (wire EDM) режет металл тонкой латунной проволокой, которая его не касается: тысячи крошечных электрических искр в секунду перескакивают с проволоки и разрушают металл. Так делают точные отверстия в вырубных и штамповочных матрицах, профили шестерён и шлицев и тонкие пазы в закалённой стали. Поскольку проволока ничего не давит, твёрдость не имеет значения, а точность достигает нескольких тысячных долей миллиметра.

Фото: Ricard Polls, Public domain, через Wikimedia Commons

Электроэрозионная резка проволокой: разрез спереди через проволоку, а также виды сверху на траекторию и искровой зазорБольшой вид — разрез спереди через проволоку; две маленькие панели показаны сверху. Цифры в кружках соответствуют шагам ниже.

Как это работает

Подайте проволоку. Латунная проволока, обычно толщиной около 0,25 мм, сматывается с катушки и проходит через деталь с постоянной скоростью, поэтому режет всегда свежая проволока.
Направьте её. Прецизионные направляющие (часто алмазные) выше и ниже детали удерживают проволоку прямой и натянутой. Наклон направляющих друг относительно друга даёт конические стенки.
Искра. Генератор импульсов подаёт короткие импульсы напряжения между проволокой (минус) и деталью (плюс). Искры перескакивают через крошечный зазор, и каждая плавит и испаряет микроскопический кратер.
Промойте. Деталь находится в деионизированной воде (воде без минералов, которая почти не проводит ток). Она изолирует зазор до появления искры, охлаждает рез и уносит продукты эрозии.
Следуйте контуру. Стол с ЧПУ перемещает деталь, чтобы проволока обошла контур, начиная от края или от просверленного стартового отверстия; отработанная проволока уходит в контейнер. Когда контур замыкается, внутренняя часть выпадает.

Для максимальной точности станок обычно после первого реза делает от одного до нескольких более лёгких чистовых проходов, которые сглаживают стенку и корректируют размер.

Ключевые факты

Материалы: Любой электропроводящий материал, особенно твёрдые: закалённая инструментальная сталь, твёрдый сплав, титан, никелевые сплавы, медь, графит
Типичные детали: Пуансоны и отверстия матриц, шестерни и шлицы, экструзионные матрицы, медицинские и авиационные детали, тонкие пазы
Размер детали: Сквозные резы в плитах толщиной до около 300 мм; проволока диаметром от около 0,02 до 0,3 мм
Точность: Очень высокая: до нескольких микрометров (тысячных долей миллиметра) при чистовых проходах
Качество поверхности: Тонкая, матовая, слегка шероховатая поверхность; после чистовых проходов очень гладкая
Подходящая партия: Единичные изделия и малые серии: оснастка, прототипы, дорогостоящие детали
Стоимость оснастки и оборудования: Специальная оснастка под деталь не нужна; проволока расходуется; станки стоят от десятков до сотен тысяч долларов
Скорость: Медленно: часто от минут до часов на деталь; станки работают без присмотра ночью

Сильные стороны и ограничения

Сильные стороны

Очень высокая точность и острые внутренние углы
Твёрдость не имеет значения, поэтому детали можно резать после закалки
Нет силы резания: тонкие хрупкие стенки не изгибаются
Толстые плиты и конические стенки за одну установку

Ограничения

Медленно по сравнению с фрезерованием или лазером
Только электропроводящие материалы
Только сквозные резы: проволока должна пройти насквозь
Проволока расходуется; поверхностный слой немного изменяется от нагрева

Где применяется

Изготовление инструмента и штамповКомплекты пуансонов и матриц, штамповочные и экструзионные матрицы
АвиацияПазы в дисках турбин, ёлочные замки, детали из никелевых сплавов
МедицинаХирургические инструменты и детали имплантов из титана
МашиностроениеШестерни, шлицы, шпоночные пазы в закалённых валах и ступицах
ЭлектроникаМатрицы для выводных рамок и тонкая оснастка для разъёмов

Как узнать процесс

Однородная матовая серая поверхность, как изморозь, без следов инструмента и направленных линий.
Очень острые внутренние углы с крошечным радиусом, около половины толщины проволоки.
Идеально параллельные или точно конические стенки в толстых твёрдых деталях, таких как блоки матриц.
Иногда крошечная метка в месте начала и конца реза.

Сравните с

Электроэрозионная прошивка6.6те же искры, но от фасонного электрода, который погружается в глухие полости, а не проволоки, режущей насквозь.Лазерная резка6.2гораздо быстрее на листе, но намного менее точно и ограничено по толщине.Фрезерование5.2быстрее и делает 3D-формы, но плохо справляется с закалённой сталью и острыми внутренними углами.

Смотрите

RAPID DIRECT · Анимированный взгляд на искровой зазор и процесс

wireedmguy · Оператор объясняет проволоку, направляющие и воду

ReliableEDM · Типичные детали и почему цеха выбирают электроэрозионную резку проволокой

TITANS of CNC MACHINING · Настоящий цеховой станок в работе и выпадающая заготовка

Смотреть реальные фото

Википедия: Electrical discharge machining — обзор с разделом об электроэрозионной резке проволокой (проволока, деионизированная вода, направляющие) и историей
Поиск фотографий в Wikimedia Commons

Запомните

Проволока никогда не касается детали: искры через крошечный зазор разрушают металл.
Твёрдость не имеет значения, а точность достигает нескольких микрометров.
Медленно и ограничено проводящими сквозными резами, поэтому метод оставляют для точных, твёрдых или дорогостоящих деталей.