Vec, ktorá mi vypadla z hlavy, keď som sa to prvýkrát naučil
Electrical Discharge Machining (skrátene EDM, pretože nikto nehovorí celú vec) využíva elektrinu na rezanie kovu. Nie nástroj na točenie. Nie laser. Len... iskry.
Drobné riadené blesky.
Viem, že to znie, že si vymýšľam, ale prisahám, že sa to doslova deje. Máte elektródu (nástroj) a svoj obrobok (vec, ktorú režete) a medzi nimi je malá medzera vyplnená dielektrickou kvapalinou (zvyčajne olejom alebo deionizovanou vodou) a vy to jednoducho... zapnite. Znovu a znovu. Tisíckrát za sekundu. Každá iskra vyparí malý kúsok kovu.
Môj spolupracovník Jake (iný Jake od akéhokoľvek iného Jakea, o ktorom som sa zmienil, len máme zrejme veľa Jakesov) sa mi to snažil vysvetliť na druhý deň a myslel som si, že si zo mňa robí žarty. "Režeme oceľ elektrinou?" Áno, človeče. Divoký.
Prečo to vôbec existuje (pretože bežné obrábanie funguje dobre?)
Takže tu je vec - tradičné obrábanie používa rotujúce frézy. Frézy, sústruhy, všetky tie veci. Funguje skvele na väčšinu vecí.
Ale čo ak je vaša časť:
Super tvrdý materiál (ako karbid alebo kalená nástrojová oceľ)
Naozaj zložité tvary s úzkymi rohmi
Tenké steny, ktoré by sa ohýbali alebo zlomili reznými silami
Disponuje vnútornými funkciami, ku ktorým sa pomocou rotujúceho nástroja nedostanete
To je miesto, kde prichádza na rad EDM. Pretože sa fyzicky nedotýka dielu (vždy je tu tá malá medzera), nie je tu žiadna rezná sila. A keďže je elektrický, nezáleží mu na tvrdosti materiálu – ak vedie elektrinu, môžete ho EDM.
Pamätám si, že sme dostali túto prácu, zákazník chcel tieto malé chladiace kanály vo forme z tvrdenej ocele. Ako priechody s priemerom 0,020", ktoré sa krútia a otáčajú. Nie je možné to vŕtať, ani frézovať. Ale s EDM? Zvládli sme to. Trvalo to večnosť, ale dokázali sme to.
(No, technicky to urobil náš skúsenejší chlapík Steve. Pozeral som a snažil som sa ničoho nedotknúť, pretože to bol pre mňa druhý mesiac.)
Typy EDM (a áno, existuje viac ako jeden)
Wire EDM (na čo trávim väčšinu času)
Toto je ako... dobre si predstavte pásovú pílu, ale namiesto čepele je tam tenký mosadzný drôt (zvyčajne s priemerom 0,010", niekedy tenší, niekedy hrubší). A namiesto rezania pílením je to rezanie iskrom.
Drôt sa pohybuje cez časť a neustále podáva čerstvý drôt, takže vždy striháte s novou elektródou. Použitý drôt sa zbiera do koša a vy ho predávate do šrotu. Dostávame asi 200 dolárov každých pár mesiacov za použitý drôt, čo je podľa mňa pekné.
Náš obchod má dva drôtové EDM:
Mitsubishi MV2400R (ten na fotografii, kupovaný použitý v roku 2019 za približne 85 000 dolárov, myslím? Možno 90 000 dolárov)
Sodick AQ327L (novší, 2022, nás stál... Chcem povedať 180 000 dolárov, ale necitujte ma o tom)
Wire EDM je skvelé pre:
Cez-rezy (prerezanie celého dielu)
Dier a die práce
Presné diely s tesnou toleranciou (pravidelne držíme ±0,0002")
Časti, pri ktorých potrebujete naozaj dobrú povrchovú úpravu
Nevýhody:
SPOMALY. Ako naozaj pomaly. Rezanie hrubej kalenej ocele môže byť 1-2 štvorcových palcov za hodinu.
Prestávky drôtu. Bože, zlomil sa drôt. Ste v polovici 6-hodinového strihu azaklapnúťdrôt sa zlomí a teraz ho musíte navliecť späť a začať odznova (no, nie úplne odznova, zvyčajne môžete pokračovať, ale stále je to otravné)
Dielektrický systém potrebuje neustálu údržbu, inak sa stáva nefunkčným
Sinker EDM (Ram EDM, ponorné EDM, akokoľvek to nazývate)
Toto je miesto, kde máte tvarovanú elektródu (zvyčajne medenú alebo grafitovú) a "zaboríte" ju do obrobku, čím sa spáli materiál a vytvorí sa dutina.
V našom obchode máme jedno ponorné zariadenie -- staršie Makino EDNC43. Kúpil som ho použitý, myslím, že je z roku 2008 alebo tak. Cena bola... možno 35 000 dolárov? Funguje dobre, ale je pomalší ako novšie.
Toto používate na:
Plesňové dutiny
Komplexné 3D tvary
Slepé otvory a vrecká
Gravírovanie (hoci teraz existujú lepšie spôsoby, ako to urobiť)
Háčik s ponorným EDM je, že najprv musíte vyrobiť elektródu. Takže ak potrebujete vytvoriť zložitú dutinu formy, musíte najskôr opracovať medenú alebo grafitovú elektródu v presnom tvare, aký chcete (ale obrátene/obrátene), POTOM túto elektródu použijete na vypálenie dutiny do ocele.
Je to ako... kroky navyše. Niekedy je to však jediný spôsob, ako niečo urobiť.
Mojou prvou úlohou EDM závažia bolo vytvorenie jednoduchého štvorcového vrecka. Trvalo mi to 3 pokusy, pretože som neustále pokazil výpočet odchýlky elektród. Steve ma našiel pri stroji, ktorý vyzerám zmätene a povedal mi: "Vypočítali ste prerezanie?" a ja som bol ako "čo?"
Dobré časy. (Ani nie, cítil som sa ako idiot.)
EDM s malými dierami (EDM vŕtanie)
Nemáme jeden z nich, ale používal som ich v predchádzajúcich obchodoch. V podstate vytvára malé hlboké otvory pomocou rotujúcej mosadznej alebo medenej rúrky ako elektródy.
Skvelé pre štartovacie otvory (pre drôtené EDM), chladiace otvory vo formách, dýzy vstrekovačov paliva, všetky tieto veci. Dokáže vŕtať otvory s priemerom 0,008 ", niekedy aj menšie.
Tieto stroje sú relatívne lacné - napríklad 30-40 000 $ nové za základný. Zatiaľ sme ho však nepotrebovali, pretože príležitostné vŕtanie otvorov môžeme zadať externe lacnejšie ako vlastníctvo stroja.
Ako je to rýchle? (Spoiler: Nie veľmi)
Toto je časť, ktorá frustruje zákazníkov, ktorí nerozumejú EDM.
Drôtové EDM hrubé rezy do ocele: možno 10-20 štvorcových palcov za hodinu (závisí od hrúbky a nastavení) Skimové rezy (dokončenie pre lepšiu povrchovú úpravu): oveľa pomalšie, napríklad 5-10 štvorcových palcov za hodinu na jeden priechod, a môžete urobiť 3-4 skipasy
Sinker EDM: vysoko variabilné, ale 0,5-2 kubické palce za hodinu pre hrubovanie
Minulý týždeň som mal telefonát so zákazníkom a pýtali sa na súčiastku. "Ako dlho to bude trvať?"
Ja: "Asi 18 hodín strojového času" Zákazník: "Na čo? Je to len 4 palce!" ja:hlboký nádych"Áno, ale je to kalená nástrojová oceľ H13 so štyrmi zložitými{1}}rezmi a chcete toleranciu 0,0001" a povrchovú úpravu 8Ra, takže... áno. 18 hodín."
Išli niekam inam. Vrátia sa, keď to druhý obchod nedokáže. (Toto sa už stalo.)
Čas nastavenia je miesto, kde skutočne stratíte peniaze
Skutočné rezanie môže byť 18 hodín, ale nastavenie? Pokojne to môže trvať ďalších 4-6 hodín.
Musíte:
Upevnite diel (a je lepšie, aby bol štvorcový a rovný alebo sú vaše tolerancie toastové)
Načítajte program (ak ho dokonca máte, niekedy ho píšete od začiatku)
Nastavte nulové body a nulové body
Skontrolujte napnutie drôtu a vodidlá
Uistite sa, že dielektrická nádrž je čistá a má správny odpor
Skúšobné odrezanie rohu, aby ste si overili, že je všetko tam, kde si myslíte, že je
Raz som pokazil kus materiálu v hodnote 3 000 $, pretože som nastavil svoju nulu Y- nesprávne o 0,100". Tá časť bola šrot. Bolo mi zle. Šéf... nebol šťastný. Ale bol z toho v pohode, pretože som tam bol len 6 mesiacov a všetci robíme chyby.
(Ešte občas na tú časť myslite. Tri tisícky. Uf.)
Situácia s dielektrickou kvapalinou
Pamätáš si, ako som povedal, že v medzere je tekutina? To sa nazýva dielektrická kvapalina. Je to super dôležité.
Pre drôtové EDM používame deionizovanú vodu so špeciálnymi prísadami. Musí byť udržiavaný na správnom odpore - príliš vodivý a dostanete oblúkové skraty, nie je dostatočne vodivý a iskry sa nevytvoria správne.
Máme tento DI systém (deionizačný systém), ktorý neustále filtruje a udržiava vodu. Keď sme ho kúpili, stálo to 8 000 dolárov. Vyžaduje výmenu živice každých 6-12 mesiacov za 400 dolárov za kus.
Voda čudne páchne. Nie zlé, len... zvláštne. A je zima, pretože stroj má chladič, ktorý ho udržiava na teplote približne 68 stupňov F. V lete, keď je vonku 95 stupňov F a naša predajňa AC ledva stíha, strčiť ruku do nádrže s dielektrikom je vlastne celkom pekné.
Na elektroerozívne hĺbenie používame dielektrikum-na báze oleja. Strašne zapácha, dostane sa všade, zapáli, ak si nedáte pozor (ešte sa nám nestalo, klopte na drevo, ale počul som príbehy).
Presnosť a povrchová úprava (skutočne skvelá časť)
Toto je miesto, kde EDM skutočne žiari.
Wire EDM ľahko udrží ±0,0002" (to je pre vás 0,005 mm metrických ľudí). V dobrý deň, keď je všetko nastavené? Dosiahli sme ±0,0001", čo je šialené.
Povrchová úprava závisí od nastavení - - hrubý rez môže byť 125Ra alebo horší, ale po 3-4 prejazdoch sa môžete dostať až na 8Ra alebo lepšie. Je to tento zvláštny, takmer sklenený povrch, na ktorý je skutočne uspokojivý pohľad.
Sinker EDM dokáže urobiť ešte lepšiu povrchovú úpravu, ak to skutočne potrebujete - videl som povrchové úpravy 4Ra, ktoré vyzerajú ako zrkadlo. Ale to trvá večnosť.
Presnosť vychádza zo skutočnosti, že nedochádza k vychýleniu nástroja (pretože neexistuje žiadna rezná sila), nedochádza k opotrebovaniu nástroja v tradičnom zmysle slova a moderné stroje majú skutočne dobré servo riadenie.
Typy vodičov a nastavenia (Na sekundu hlúpy)
Štandardný drôt je mosadzný - zvyčajne s priemerom 0,010" pre väčšinu prác. Existujú však aj:
0,008" drôt pre užšie rohy
0,012" drôt pre rýchlejšie hrubovanie hrubých dielov
Potiahnuté drôty (pozinkované alebo volfrámové) pre špecifické aplikácie
Molybdénový drôt pre špeciálne prípady (nemáme na sklade, je príliš drahý)
Mesačne prejdeme možno 20-30 cievok drôtu? Každá cievka stojí okolo 80-120 dolárov v závislosti od typu a miesta, kde nakupujeme. Sčítava sa.
Nastavenia sú celé toto čierne umenie zosilňovača, čas zapnutia, čas vypnutia-, napätie, napätie drôtu, tlak splachovania... existuje niekoľko 20+ parametrov, ktoré môžete vyladiť. Novšie stroje majú automatické{5}}nastavenia, ktoré fungujú dobre, no pri zložitých úlohách musíte ísť manuálne.
Steve má zápisník – doslova papierový zápisník – so všetkými jeho obľúbenými nastaveniami pre rôzne materiály. Robí to už 25 rokov a jednoducho... vie. Stále sa učím. Mám nastavenia, ktoré fungujú, ale nie sú optimalizované ako jeho.
Náklady (AKA, prečo účtujeme 150 USD/hod. Sadzba obchodu)
Platba za stroj: ~ 2 800 $ / mesiac (za novší Sodick sa Mitsubishi vypláca) Wire: ~ 2 000 $ / mesiac
Filtre/živica/údržba: ~800 $/mesiac Spotreba energie: pravdepodobne 400 – 500 $/mesiac len pre EDM DI systém: 400 – 500 $/rok v živici Rôzne spotrebné materiály (vodidlá, napájacie zdroje atď.): 1 200 $/rok
Navyše, viete, nájomné za budovu, môj plat, Stevov plat, poistenie, všetky tieto veci.
Takže keď uvádzame 150 USD/hodinu za čas EDM drôtu, nezbohatneme. Je to len... koľko stojí prevádzka týchto vecí.
Raz sa so mnou zákazník hádal o sadzbe. "Môžem získať CNC frézovanie za 85 dolárov/hodinu!"
Áno, kamarát, ale vaša CNC fréza nedokáže rezať kalenú nástrojovú oceľ na toleranciu 0,0002" s nulovou reznou silou, takže... jablká a pomaranče.
Bežné problémy (pri ktorých sa mi chce kričať)
Prestávky drôtu-- Už som to spomenul, ale stojí za to to zopakovať. Nie je nič horšie ako vrátiť sa z obeda a nájsť stroj zastavený s prerušením drôtu 4 hodiny až 10 hodín. Novší Sodick má automatické navliekanie, ktoré pomáha, ale Mitsubishi musíte navliekať ručne. Zábavné veci.
Dielektrická kontaminácia-- Ak sa nádrž zašpiní (kovové častice, oleje, čokoľvek), vaša kvalita rezu pôjde do pekla. Nádrž máme čistiť každý týždeň. my? Ehm... skôr každé 2-3 týždne, ak máme byť úprimní. Asi by to malo urobiť viac.
Chyby serva-- Niekedy si počítač myslí, že došlo ku skratu, keď nie je, alebo naopak, a vy dostanete tieto podivné chyby serva. 90 % prípadov, keď to reštart vyrieši. Zvyšných 10% voláte technikovi.
Problémy s kužeľom- Drôtový EDM môže rezať rovno alebo s kužeľom (uhlové steny). Niekedy chcete zúženie, niekedy nie. Dosiahnuť presne správnu kompenzáciu zúženia je... zložité. Raz som to pokazil na súprave matríc a diely sa nedali poskladať. Musel ich prerezať. Bol to zlý deň.
Opotrebenie elektródy(sinker EDM) -- Vaša medená alebo grafitová elektróda sa pri používaní opotrebováva. Musíte to kompenzovať. Niekedy vyrobíte viacero elektród na jednu prácu, pretože prvá sa v polovici opotrebuje. Je to nepríjemné.
Program zlyhá-- Raz som stratil 12-hodinový program z dôvodu zlyhania počítača. Nedávno som neukladal dosť. Musel som odrobiť 3 hodiny práce. Teraz šetrím obsedantne. Ctrl+S je svalová pamäť.
Oplatí sa učiť?
praská, pretože som tu zjavne zaujatý
Pozrite, EDM je špecializovaná zručnosť. Nie každý obchod má tieto stroje. Ale obchody, ktoré to robia? Môžu účtovať poistné, pretože nie každý môže túto prácu vykonávať.
Momentálne zarábam asi 28 USD/hodinu ako operátor/programátor EDM. Steve zarába takmer 38 dolárov za hodinu, pretože má oveľa viac skúseností a dokáže zvládnuť skutočne zložité veci. To je... slušné? Nie je to úžasné, ale lepšie ako bežné ceny obrábania v našej oblasti, ktoré sú viac ako 20 - 22 USD za hodinu.
Istota zamestnania sa zdá byť celkom dobrá. Vždy sme zaneprázdnení. Formovne, letecký priemysel, lekárske prístroje, nástroje a matrice – všetky tieto odvetvia potrebujú EDM prácu.
Porovnanie s inými procesmi
VS. CNC frézovanie:
EDM: Žiadne rezné sily, pracuje na tvrdých materiáloch, dokáže vytvárať zložité tvary
CNC: Rýchlejšie, lacnejšie za hodinu, všestrannejšie pre mäkké materiály
Kedy použiť EDM: Tvrdé materiály, nie je povolená deformácia, zložité vnútorné prvky
VS. Rezanie laserom:
EDM: Lepšia presnosť, žiadna tepelne ovplyvnená zóna, môže robiť hrubé materiály
Laser: VEĽMI rýchlejší, dobrý pre tenké plechy, lacnejší pre jednoduché 2D rezy
Kedy použiť EDM: Hrubé materiály, úzke tolerancie, 3D prvky
VS. Vodný lúč:
EDM: Lepšia presnosť a povrchová úprava, funguje len na vodivých materiáloch
Vodný lúč: Rýchlejší, pracuje na čomkoľvek (dokonca aj na skle alebo kameni), schopnosť hrubšieho materiálu
Kedy použiť EDM: Potrebujete presnosť, chcete dobrý povrch, materiál vedie elektrinu
Všetky majú svoje miesto. Videl som obchody so všetkými tromi.
Budúcnosť týchto vecí
Novšie stroje sú stále rýchlejšie s lepšími generátormi a riadiacimi systémami. Sodick, ktorý sme kúpili v roku 2022, je pri rovnakej práci o 30 % rýchlejší ako Mitsubishi.
Je tu aj väčšia automatizácia – automatické navliekanie drôtu, automatické meranie, automatická výmena nástroja pre hĺbiace EDM. Uľahčuje život.
Niektoré obchody sa dostávajú do automatizácie s robotmi, ktoré nakladajú a vykladajú diely. Ešte tam nie sme (príliš malí), ale konečne som to videl.
Programovanie za pomoci AI-začína byť tiež vecou, ktorá je... zaujímavá? Trochu desivé pre bezpečnosť práce, ale tiež by to mohlo uľahčiť programovanie. Porota je stále mimo.
Takže aký je záver?
nakloní sa dozadu a uvedomí si, že to opäť trvalo dlho
EDM je tento super užitočný, ale špecializovaný proces, o ktorom väčšina ľudí nikdy neuvažuje. Ale ten telefón, ktorý držíš? Pravdepodobne má diely vyrobené pomocou EDM. Auto, na ktorom jazdíš? EDM sa použil na výrobu niektorých foriem na plastové diely. Lekárske implantáty? EDM.
Je všade, len skrytý.
Ak uvažujete o tom, že sa pustíte do výroby, zručnosti EDM sú cenné. Nie je to také fyzicky náročné ako ručné obrábanie, slušne sa platí a vždy sa nájde práca.
Ak ste majiteľ obchodu a uvažujete o kúpe EDM... urobte si prieskum. Sú drahé, pomalé, ale pre určitú prácu sú nenahraditeľné. Bez tých našich by sme asi neprežili.
Ak ste len zvedaví, čo to sakra EDM je... no, teraz už viete. Je to riadený blesk, ktorý reže kov. V pohode, však?
Ak ste zvedavíplatina EDMpo prečítaní tohto všetkého? Človeče, tu začína byť naozaj zaujímavé-sledovať, ako elektróda pomaly vypaľuje dutinu do kalenej ocele, je ako... hypnotizujúce. Mali by ste úplne navštíviť obchod a niekedy ho vidieť osobne. Oveľa chladnejšie, ako keď sa tu o tom túlam.