Rozwój obróbki skrawaniem – zwłaszcza sterowanej numerycznie – umożliwia szybką i powtarzalną produkcję części o skomplikowanych kształtach. Mimo szerokiej dostępności nowoczesnych technologii i rozwiązań (np. frezarek 5-osiowych), jednym z większych wyzwań tej dziedziny produkcji pozostaje obróbka trudno dostępnych powierzchni.
Procesem technologicznym, który umożliwia obejście ograniczeń tradycyjnych metod obróbki jest elektrodrążenie wgłębne (EDM). Jest to proces wykorzystujący erozję elektryczną, a w efekcie – pozwalający na formowanie powierzchni w trudno dostępnych miejscach, niemożliwe przy zastosowaniu nawet najbardziej zaawansowanych, wieloosiowych frezarek.
Czym jest elektrodrążenie wgłębne i jakie są jego rodzaje?
Elektrodrążenie wgłębne (EDM, od angielskiego Electrical Discharge Machining – w wolnym tłumaczeniu: obróbka wyładowaniem elektrycznym) jest procesem obróbki metalu wykorzystującym zjawisko erozji elektrycznej.
Podobnie jak różne formy obróbki skrawaniem – jest to metoda ubytkowa, czyli opierająca się na usuwaniu naddatku materiału, jednak może być również wykorzystywana do uzupełniania ubytków w powierzchni.
Typowo metoda elektrodrążenia wgłębnego wykorzystuje wytworzone pole elektryczne (przy pomocy elektrody roboczej) do uzyskania jonizacji udarowej, która prowadzi do wytworzenia wysokiej temperatury na powierzchni, tym samym tworząc kanał plazmowy i doprowadzając do odparowania materiału. W tym procesie nie powstają różnego rozmiaru wióry, ale opary.
Wyróżnia się dwie metody obróbki elektroerozyjnej:
- elektrodrążenie wgłębne (EDM, nazywane też drążeniem elektroerozyjnym),
- elektrodrążenie drutowe (WEDM, od ang. Wire Electrical Discharge Machining, nazywane też cięciem elektroerozyjnym).
Różnią się one przede wszystkim rodzajem elektrody roboczej – EDM wykorzystuje tradycyjne rozwiązania; przy WEDM do przekazywania prądu na powierzchnię obrabianego elementu używany jest przewijany drut (stąd Wire, czyli po angielsku drut).
Poza tymi cechami technicznymi, różnią się one napięciem, natężeniem wykorzystywanego prądu elektrycznego oraz zastosowaniami. Ze względu na wysoką precyzję obróbki, EDM i WEDM są obecnie sterowane niemal wyłącznie numerycznie (CNC; pierwsza obrabiarka drutowa powstała w 1969 roku, czyli w czasach 3. rewolucji przemysłowej, opierającej się m.in. o obróbkę sterowaną numerycznie).
Jak wygląda proces elektrodrążenia wgłębnego?
Procesowi elektrycznego drążenia wgłębnego (EDM) mogą być poddane części wykonane z materiału przewodzącego prąd (stal, aluminium, miedź, itp.).
Sam proces wygląda następująco:
Krok 1
Obrabiany element jest zanurzany w dielektryku (cieczy nieprzewodzącej prądu). Tradycyjnie – jest to nafta; coraz częściej – oleje lub woda dejonizowana. Zapewnia to bezpieczeństwo procesu oraz precyzję obróbki (prąd oddziałuje wyłącznie na obrabianą powierzchnię).
Krok 2
Elektroda robocza jest przykładana do powierzchni i w wyniku oddziaływania prądu o odpowiednich parametrach dochodzi do jonizacji udarowej i rozgrzania powyżej temperatury topnienia, a w efekcie: parowania obrabianego materiału.
Krok 3
Sam proces jest nagły (wybuchowy) i w jego wyniku dochodzi do wyrzucenia ciekłego metalu (przechwytywanego przez dielektryk).
Krok 4
Niektóre obrabiarki EDM wykorzystują specjalne kanały stale dostarczające dielektryk w celu skuteczniejszego odprowadzania ciepła i usunięcia resztek materiału z obszaru roboczego. W tym procesie wykorzystywane są elektrody miedziane lub grafitowe (w przypadku WEDM – drut wykonany z podobnych materiałów).
Jakie są zastosowania EDM w obróbce materiałów?
Wspólną cechą zastosowań EDM i WEDM jest obróbka trudnodostępnych powierzchni lub materiałów trudnych w obróbce (np. stali hartowanych czy diamentów polikrystalicznych).
Znajduje ona zastosowanie w branżach takich jak:
- produkcja elementów z metalu – możliwość obróbki wewnętrznej pozwala na precyzyjną obróbkę wnętrz matryc i form wtryskowych oraz odlewniczych,
- produkcji narzędzi – zarówno ich wytwarzanie (WEDM), jak i regeneracja (czyli przywrócenie pierwotnych właściwości),
- motoryzacyjna – precyzyjne obrabianie części silników (spalinowych i elektrycznych), podobnie jak obudów i innego rodzaju trudnodostępnych powierzchni, które powinny być monolitem (np. korpusów sprężarek lub kompresorów),
- przemyśle lotniczym (np. do produkcji łopat turbin),
- medyczna – zwłaszcza w przypadku specjalistycznych narzędzi,
- energetycznej – obudowy transformatorów, stelaże do fotowoltaiki, itp.,
- innych, które potrzebują wysokiej precyzji obróbki wewnętrznych powierzchni, zwłaszcza wykonanych z materiałów trudnoskrawalnych (np. węglika spiekanego, wykorzystywanego do produkcji narzędzi, czy stali narzędziowej o bardzo wysokiej twardości).
Elektrodrążenie wgłębne a drutowe - kluczowe różnice
Wspomniany powyżej podział na EDM i WEDM (drążenie elektryczne „tradycyjne” / elektrodowe oraz drutowe) opiera się na kilku cechach. Dodatkowo – w obu procesach stosuje się prąd elektryczny o różnym natężeniu i napięciu.
Kluczowa różnica jest widoczna w tym, jak te formy obróbki są realizowane:
- EDM wykorzystywane jest do nadawania skomplikowanych kształtów, jednak w materiałach o lepszej skrawalności. Ta metoda obróbki skupia się na formowaniu powierzchni, do których nie dotarłyby tradycyjne maszyny CNC;
- WEDM pozwala na (łatwiejszą) obróbkę materiałów trudnoskrawalnych, w szczególności narzędzi (np. ostrzy pił czy frezów do tokarek), wykonanych ze stopów o bardzo wysokiej twardości. Ich obróbka tradycyjnymi maszynami skrawającymi byłaby trudna i prowadziła do bardzo szybkiego zużycia frezów czy ostrzy tokarskich.
Jedno zlecenie, wiele korzyści - tak się współpracuje z RADMOT
W RADMOT oferujemy usługi frezowania CNC, usługi toczenia CNC, jak i wiele usług dodatkowych, w tym mycie, anodowanie aluminium, znakowanie laserowe oraz montaż. Mamy do Twojej dyspozycji ponad 80 nowoczesnych maszyn w naszym parku maszynowym, wszystkie od renomowanych producentów. Pobierz prezentację i sprawdź na jakich obrabiarkach produkujemy części.
Skontaktuj się z nami i powiedz, czego potrzebujesz. Usługi CNC świadczymy od niemal 40 lat. Nasza wycena jest zupełnie darmowa. A jeśli będziesz mieć wątpliwości, jaka technologia sprawdzi się u Ciebie najlepiej, nasza fachowa wiedza jest na Twoje usługi.
