معالجة التفريغ الكهربائي

الشيء الذي فجر ذهني عندما تعلمته لأول مرة

تستخدم آلات التفريغ الكهربائي (EDM للاختصار لأنه لا أحد يقول كل شيء) الكهرباء لقطع المعادن. ليست أداة الغزل. ليس ليزر. فقط... الشرر.

صواعق البرق الصغيرة التي يمكن التحكم فيها.

أعلم أن هذا يبدو وكأنني أختلق الأمر، لكن أقسم أن هذا ما يحدث حرفيًا. لديك قطب كهربائي (الأداة) وقطعة العمل الخاصة بك (الشيء الذي تقطعه)، وهناك فجوة صغيرة بينهما مملوءة بسائل عازل (عادةً زيت أو ماء منزوع الأيونات)، وما عليك إلا... أن تنطلق. مرارا وتكرارا. آلاف المرات في الثانية الواحدة. كل شرارة تبخر قطعة صغيرة من المعدن.

حاول زميلي في العمل جيك (جيك المختلف عن أي جيك آخر ذكرته، لدينا الكثير من جيك على ما يبدو) أن يشرح لي هذا في يومي الثاني واعتقدت أنه كان يمزح معي. "نقطع الفولاذ بالكهرباء؟" نعم يا رجل. بري.

لماذا يوجد هذا (لأن الآلات العادية تعمل بشكل جيد؟)

إذن هذا هو الأمر - تستخدم الآلات التقليدية قواطع الغزل. المطاحن والمخارط وكل تلك الأشياء. يعمل بشكل رائع لمعظم الأشياء.

ولكن ماذا لو كان الجزء الخاص بك هو:

مادة فائقة الصلابة (مثل الكربيد أو فولاذ الأدوات المتصلب)

أشكال معقدة حقا مع زوايا ضيقة

جدران رقيقة من شأنها أن تنثني أو تنكسر بقوى القطع

تحتوي على ميزات داخلية لا يمكنك الوصول إليها باستخدام أداة الدوران

وهنا يأتي دور EDM. نظرًا لأنه لا يلامس الجزء فعليًا (توجد دائمًا تلك الفجوة الصغيرة)، فلا توجد قوة قطع. ولأنها كهربائية، فلا يهم مدى قساوة المادة -- إذا كانت موصلة للكهرباء، فيمكنك تصميمها بالكهرباء.

أتذكر أننا أتينا بهذه المهمة، حيث أراد العميل قنوات التبريد الصغيرة هذه داخل قالب فولاذي مقوى. مثل الممرات التي يبلغ قطرها 0.020 بوصة والتي تلتوي وتدور. لا توجد طريقة لحفر ذلك، ولا توجد طريقة لطحنه. ولكن مع EDM؟ لقد فعلنا ذلك. لقد استغرق الأمر وقتًا طويلاً ولكننا فعلناه.

(حسنًا، من الناحية الفنية، قام رجلنا الأكثر خبرة ستيف بذلك. لقد شاهدت وحاولت عدم لمس أي شيء لأن هذا كان مثل الشهر الثاني بالنسبة لي.)

أنواع EDM (ونعم هناك أكثر من واحد)

Wire EDM (ما أقضي معظم وقتي عليه)

هذا مثل... حسنًا تخيل منشارًا شريطيًا، ولكن بدلاً من الشفرة، يوجد سلك نحاسي رفيع (قطره عادةً 0.010 بوصة، وأحيانًا أرق، وأحيانًا أكثر سمكًا). وبدلاً من القطع بالنشر، يتم القطع بالشرارة.

يتحرك السلك عبر الجزء، ويغذي سلكًا جديدًا باستمرار، لذلك تقوم دائمًا بالقطع باستخدام قطب كهربائي جديد. يتم جمع الأسلاك المستعملة في سلة المهملات وبيعها إلى رجل الخردة. نحصل على 200 دولار كل شهرين مقابل الأسلاك المستخدمة، وهو أمر جيد على ما أعتقد.

يحتوي متجرنا على جهازي EDM سلكيين:

Mitsubishi MV2400R (الموجود في الصورة، تم شراؤه مستعملًا في عام 2019 مقابل 85 ألف دولار على ما أعتقد؟ ربما 90 ألف دولار)

Sodick AQ327L (الأحدث، 2022، كلفنا... أريد أن أقول 180 ألف دولار ولكن لا تقتبس مني ذلك)

يعتبر Wire EDM رائعًا من أجل:

من خلال-القطع (القطع على طول الطريق خلال جزء ما)

لكمة ويموت العمل

الأجزاء الدقيقة حيث يكون التسامح محكمًا (نحتفظ بانتظام بـ ±0.0002")

الأجزاء التي تحتاج إلى تشطيب سطحي جيد حقًا

السلبيات:

بطيء. مثل بطيئة حقا. قد تصل سرعة قطع الفولاذ السميك إلى 1-2 بوصة مربعة في الساعة.

فواصل الأسلاك. يا رب السلك ينقطع أنت في منتصف الطريق خلال فترة قطع مدتها 6 ساعات وفرقعةينقطع السلك والآن يجب عليك ربطه مرة أخرى والبدء من جديد (حسنًا، لم ينته الأمر تمامًا، يمكنك عادةً الاستئناف، ولكن لا يزال الأمر مزعجًا للغاية)

يحتاج النظام العازل إلى صيانة مستمرة وإلا فإنه يصبح غير تقليدي

Sinker EDM (Ram EDM، Plunge EDM، كل ما تسميه)

هذا هو المكان الذي يكون لديك فيه قطب كهربائي (عادةً من النحاس أو الجرافيت) وتقوم "بإغراقه" في قطعة العمل، مما يؤدي إلى حرق المواد لإنشاء تجويف.

لدينا ثقالة واحدة في متجرنا - ماكينو EDNC43 الأقدم. اشتريتها مستعملة وأعتقد أنها من عام 2008 أو شيء من هذا القبيل. كانت التكلفة ... 35 ألف دولار ربما؟ إنه يعمل بشكل جيد ولكنه أبطأ من الأحدث.

هذا هو ما تستخدمه من أجل:

تجاويف العفن

أشكال ثلاثية الأبعاد معقدة

فتحات وجيوب عمياء

النقش (على الرغم من وجود طرق أفضل للقيام بذلك الآن)

المشكلة مع الثقالة EDM هي أنك تحتاج إلى صنع القطب الكهربائي أولاً. لذا، إذا كنت بحاجة إلى صنع تجويف قالب معقد، عليك أولاً أن تقوم بتشكيل قطب كهربائي من النحاس أو الجرافيت بالشكل الذي تريده بالضبط (ولكن إلى الخلف/العكس)، ثم تستخدم هذا القطب لحرق التجويف في الفولاذ.

إنها مثل... خطوات إضافية. لكن في بعض الأحيان تكون هذه هي الطريقة الوحيدة لفعل شيء ما.

كانت وظيفتي الأولى في مجال EDM هي صنع جيب مربع بسيط. استغرق مني 3 محاولات لأنني واصلت إفساد حساب إزاحة القطب الكهربائي. وجدني ستيف أمام الماكينة أبدو مرتبكًا وكان مثل "هل قمت بحساب الفائض؟" وكنت مثل "ماذا؟"

اوقات سعيدة. (ليس حقًا، لقد شعرت بأنني أحمق).

ثقب صغير EDM (حفر EDM)

ليس لدينا واحدة من هذه ولكني استخدمتها في المتاجر السابقة. يتم عمل ثقوب عميقة صغيرة بشكل أساسي باستخدام أنبوب نحاسي أو نحاسي دوار كقطب كهربائي.

رائعة لفتحات البداية (لسلك EDM)، وفتحات التبريد في القوالب، وفوهات حاقن الوقود، وكل تلك الأشياء. يمكن حفر ثقوب صغيرة يصل قطرها إلى 0.008 بوصة، وأحيانًا أصغر.

هذه الآلات رخيصة نسبيًا - مثل 30-40 ألف دولار جديدة للآلة الأساسية. لكننا لم نكن بحاجة إلى واحدة حتى الآن لأنه يمكننا الاستعانة بمصادر خارجية لمهمة حفر الثقوب العرضية بتكلفة أقل من امتلاك الآلة.

ما مدى سرعة ذلك؟ (سبويلر: ليس جدًا)

هذا هو الجزء الذي يحبط العملاء الذين لا يفهمون EDM.

قطع الأسلاك EDM الخام من الفولاذ: ربما 10-20 بوصة مربعة في الساعة (يعتمد على السُمك والإعدادات) قطع المقشود (تمريرات نهائية للحصول على تشطيب أفضل للسطح): طريقة أبطأ، مثل 5-10 بوصات مربعة في الساعة لكل تمريرة، ويمكنك إجراء 3-4 تمريرات مقشودة

الغطاس EDM: متغير للغاية، ولكن الرقم 0.5-2 بوصة مكعبة في الساعة للتخشين

لقد تلقيت مكالمة من العملاء الأسبوع الماضي تسأل عن جزء ما. "كم من الوقت سوف يستغرق؟"

أنا: "حوالي 18 ساعة من استخدام الآلة" العميل: "لماذا؟ طولها 4 بوصات فقط!" أنا:نفسا عميقا"نعم، ولكنها مصنوعة من الفولاذ H13 المقوى مع أربع قطع معقدة من خلال-القطع وتريد تفاوتًا قدره 0.0001" وإنهاء 8Ra لذا... نعم. 18 ساعة."

ذهبوا إلى مكان آخر. سيعودون عندما لا يتمكن المتجر الآخر من القيام بذلك. (لقد حدث هذا من قبل.)

وقت الإعداد هو الوقت الذي تخسر فيه أموالك حقًا

قد يستغرق القطع الفعلي 18 ساعة، لكن الإعداد؟ يمكن أن يكون ذلك سهلاً لمدة 4-6 ساعات أخرى.

عليك:

قم بتثبيت الجزء (ويفضل أن يكون مربعًا ومستويًا أو أن تكون تفاوتاتك محمصة)

قم بتحميل البرنامج (إذا كان لديك برنامج، فأنت أحيانًا تكتبه من الصفر)

تعيين نقاط الصفر والمسندات

تحقق من توتر الأسلاك والأدلة

تأكد من أن الخزان العازل نظيف وعند المقاومة المناسبة

قم باختبار قطع الزاوية للتحقق من أن كل شيء في المكان الذي تعتقد أنه موجود فيه

لقد أفسدت قطعة من المواد بقيمة 3000 دولار مرة واحدة لأنني قمت بتعيين Y-صفر بشكل خاطئ بمقدار 0.100". كان الجزء عبارة عن خردة. شعرت بالمرض. لم يكن الرئيس... سعيدًا. لكنه كان لطيفًا بشأن ذلك لأنني كنت هناك لمدة 6 أشهر فقط وجميعنا نرتكب الأخطاء.

(ما زلت أفكر في هذا الجزء أحيانًا. ثلاثة آلاف. آه.)

حالة السوائل العازلة

إذن تذكر كيف قلت أن هناك سائلًا في الفجوة؟ وهذا ما يسمى السائل العازل. إنه أمر مهم للغاية.

بالنسبة لسلك EDM، نستخدم الماء منزوع الأيونات مع إضافات خاصة. يجب أن تبقى عند المقاومة الصحيحة - موصلة جدًا وستحصل على شورتات قوسية، وليست موصلة بدرجة كافية ولن تتشكل الشرر بشكل صحيح.

لدينا نظام DI (نظام إزالة الأيونات) الذي يقوم بتصفية المياه والحفاظ عليها باستمرار. تكلف مثل 8 آلاف دولار عندما اشتريناها. يحتاج إلى تغيير الراتنج كل 6-12 شهرًا بسعر 400 دولار للقطعة الواحدة.

رائحة الماء غريبة. ليس سيئًا، فقط... غريب. والجو بارد لأن الآلة تحتوي على مبرد لإبقائها عند درجة حرارة 68 درجة فهرنهايت تقريبًا. في الصيف عندما تبلغ درجة الحرارة بالخارج 95 درجة فهرنهايت وبالكاد يستطيع مكيف الهواء في متجرنا مواكبة ذلك، فإن وضع يدك في الخزان العازل أمر لطيف حقًا.

بالنسبة لآلة EDM للثقالة، نستخدم عازلًا كهربائيًا قائمًا على الزيت. تنبعث منه رائحة كريهة، وتنتشر في كل مكان، وتشتعل فيها النيران إذا لم تكن حذرًا (لم يحدث لنا ذلك بعد، طرق على الخشب، لكنني سمعت قصصًا).

الدقة والتشطيب السطحي (الجزء الرائع بالفعل)

هذا هو المكان الذي يتألق فيه EDM حقًا.

يمكن لسلك EDM أن يحمل بسهولة ±0.0002 بوصة (وهذا يعني 0.005 مم بالنسبة للأشخاص المتريين). في يوم جيد مع كل شيء تم الاتصال به؟ لقد وصلنا إلى ±0.0001 بوصة وهو أمر جنوني.

يعتمد تشطيب السطح على الإعدادات -- قد يكون القطع الخام 125Ra أو أسوأ، ولكن بعد 3-4 تمريرات مقشودة، يمكنك النزول إلى 8Ra أو أفضل. إنه هذا السطح الغريب الذي يشبه الزجاج تقريبًا والذي يُرضي النظر إليه حقًا.

يمكن لـ Sinker EDM أن يقوم بتشطيب أفضل للسطح إذا كنت في حاجة إليه حقًا - لقد رأيت تشطيبات 4Ra تبدو كالمرايا. لكن هذا يستغرق إلى الأبد.

تأتي الدقة من حقيقة عدم وجود انحراف للأداة (نظرًا لعدم وجود قوة قطع)، وعدم تآكل الأداة بالمعنى التقليدي، وتتمتع الآلات الحديثة بتحكم مؤازر جيد حقًا.

أنواع الأسلاك وإعداداتها (الحصول على نردي لثانية واحدة)

السلك القياسي هو النحاس - عادة ما يكون قطره 0.010 بوصة لمعظم الأعمال. ولكن هناك أيضًا:

سلك 0.008 بوصة لزوايا أكثر إحكامًا

سلك 0.012 بوصة لتخشين الأجزاء السميكة بشكل أسرع

أسلاك مغلفة (مغطاة بالزنك أو التنغستن) لتطبيقات محددة

سلك الموليبدينوم للحالات الخاصة (لا يتوفر لدينا مخزون منه، فهو مكلف للغاية)

هل نتعامل مع ما بين 20 إلى 30 بكرة من الأسلاك شهريًا؟ يبلغ سعر كل بكرة حوالي 80-120 دولارًا حسب النوع والمكان الذي نشتري منه. يضيف ما يصل.

الإعدادات هي هذا الفن الأسود الكامل للمضخم،-وقت التشغيل، ووقت إيقاف التشغيل-، والجهد، وشد الأسلاك، وضغط التدفق... هناك مثل 20+ معلمات يمكنك تعديلها. تحتوي الأجهزة الأحدث على إعدادات تلقائية- تعمل بشكل جيد، ولكن بالنسبة للمهام الصعبة، يجب عليك الانتقال يدويًا.

ستيف لديه دفتر ملاحظات - دفتر ملاحظات ورقي - به جميع الإعدادات المفضلة لديه للمواد المختلفة. لقد كان يفعل هذا لمدة 25 عامًا وفقط... يعرف. مازلت أتعلم. لدي إعدادات تعمل ولكن لم يتم تحسينها مثل إعداداته.

التكاليف (المعروف أيضًا باسم لماذا نتقاضى سعر متجر بقيمة 150 دولارًا في الساعة)

الدفع الآلي: ~ 2,800 دولار أمريكي شهريًا (بالنسبة لشركة Sodick الأحدث، يتم سداد قيمة سيارة Mitsubishi) سلكيًا: ~ 2,000 دولار أمريكي شهريًا
المرشحات/الراتنج/الصيانة: ~ 800 دولار شهريًا استهلاك الطاقة: ربما 400-500 دولار شهريًا فقط لنظام EDMs DI: 400-500 دولار سنويًا في المواد الاستهلاكية المتنوعة من الراتنج (الأدلة وتغذية الطاقة وما إلى ذلك): 1200 دولار سنويًا

بالإضافة إلى إيجار المبنى، وراتبي، وراتب ستيف، والتأمين، وكل تلك الأشياء.

لذلك عندما نعرض 150 دولارًا في الساعة لوقت EDM السلكي، فإننا لا نصبح أغنياء. إنها فقط... تكلفة تشغيل هذه الأشياء.

لقد جادلني أحد العملاء حول السعر مرة واحدة. "يمكنني الحصول على الطحن باستخدام الحاسب الآلي مقابل 85 دولارًا في الساعة!"

نعم يا صديقي ولكن مطحنة CNC الخاصة بك لا يمكنها قطع الفولاذ المتصلب إلى 0.0002 بوصة مع عدم وجود قوة قطع لذلك ... التفاح والبرتقال.

المشاكل الشائعة (التي تجعلني أرغب في الصراخ)

فواصل الأسلاك-- سبق أن ذكرت هذا ولكن لا بد من التكرار. ليس هناك ما هو أسوأ من العودة من الغداء لتجد أن الماكينة متوقفة بسبب انقطاع الأسلاك لمدة 4 ساعات بعد 10 ساعات من القطع. يحتوي Sodick الأحدث على خاصية إعادة الترابط التلقائي مما يساعد، ولكن في سيارة Mitsubishi يجب عليك ربط الخيط يدويًا. أشياء ممتعة.

التلوث العازل-- إذا أصبح الخزان متسخًا (جزيئات معدنية أو زيوت أو أي شيء آخر)، فستذهب جودة القطع إلى الجحيم. من المفترض أن نقوم بتنظيف الخزان أسبوعيًا. هل نحن؟ إيه... مثل كل 2-3 أسابيع إذا كنا صادقين. ربما ينبغي أن تفعل ذلك أكثر.

أخطاء السيرفر-- في بعض الأحيان يعتقد الجهاز أن هناك قصرًا عندما لا يكون هناك قصر، أو العكس، وتحصل على أخطاء المؤازرة الغريبة هذه. 90% من الوقت الذي يتم فيه إصلاح المشكلة عند إعادة التشغيل. أما الـ 10% الأخرى فأنت تسميها بالتكنولوجيا.

قضايا تفتق- يمكن قطع سلك EDM بشكل مستقيم أو مع تفتق (جدران بزاوية). في بعض الأحيان تريد التناقص التدريجي، وأحيانًا لا تريد ذلك. إن الحصول على التعويض التدريجي الصحيح هو أمر صعب. لقد أفسدت هذا على مجموعة القوالب مرة واحدة ولم يتم تجميع الأجزاء. اضطررت إلى إعادة كتابتها. كان ذلك يوما سيئا.

ارتداء القطب(الغطاس EDM) - يتآكل قطب النحاس أو الجرافيت الخاص بك أثناء استخدامه. عليك أن تعوض عن هذا. في بعض الأحيان تقوم بتصنيع أقطاب كهربائية متعددة لمهمة واحدة لأن الأول يتآكل في منتصف الطريق. إنه أمر مزعج.

تعطل البرنامج- فقدت برنامجًا مدته 12 ساعة مرة واحدة بسبب تعطل جهاز الكمبيوتر. لم يتم حفظها مؤخرًا بما فيه الكفاية. اضطررت إلى إعادة إنشاء 3 ساعات من العمل. الآن أقوم بالحفظ بقلق شديد. Ctrl+S هي ذاكرة العضلات.

هل يستحق التعلم؟

تشققات المفاصل لأنني واضح متحيز هنا

انظر، EDM هي مهارة متخصصة. ليس كل متجر لديه هذه الآلات. ولكن المحلات التجارية التي تفعل؟ يمكنهم فرض أسعار مميزة لأنه لا يستطيع الجميع القيام بهذا العمل.

أكسب حوالي 28 دولارًا في الساعة الآن كمشغل/مبرمج EDM. يقترب ستيف من 38 دولارًا في الساعة لأنه يتمتع بخبرة أكبر ويمكنه التعامل مع الأشياء المعقدة حقًا. هذا... لائق؟ ليست مذهلة، ولكنها أفضل من أسعار الآلات العامة في منطقتنا والتي تتراوح بين 20 إلى 22 دولارًا في الساعة.

يبدو الأمن الوظيفي جيدًا جدًا. نحن دائما مشغولون. محلات القوالب، والفضاء، والأجهزة الطبية، والأدوات والقوالب - كل هذه الصناعات تحتاج إلى عمل EDM.

مقارنتها بالعمليات الأخرى

مقابل. الطحن باستخدام الحاسب الآلي:

EDM: لا توجد قوى قطع، وتعمل على المواد الصلبة، ويمكنها عمل أشكال معقدة

CNC: أسرع، وأرخص في الساعة، وأكثر تنوعًا للمواد اللينة

متى يتم استخدام EDM: مواد صلبة، لا يسمح بأي انحراف، ميزات داخلية معقدة

مقابل. القطع بالليزر:

EDM: دقة أفضل، لا توجد منطقة متأثرة بالحرارة، يمكنها عمل مواد سميكة

الليزر: أسرع بكثير، وجيد للألواح الرقيقة، وأرخص لعمليات القطع البسيطة ثنائية الأبعاد

متى يتم استخدام EDM: مواد سميكة، وتفاوتات مشددة، وميزات ثلاثية الأبعاد

مقابل. اتيرجيت:

EDM: دقة وتشطيب أفضل، يعمل على المواد الموصلة فقط

نفث الماء: أسرع، ويعمل على أي شيء (حتى الزجاج أو الحجر)، وقدرة المواد الأكثر سمكًا

متى يتم استخدام EDM: تحتاج إلى الدقة، وتريد تشطيبًا جيدًا، والمواد موصلة للكهرباء

كل منهم لديهم مكانهم. لقد رأيت المحلات التجارية مع كل ثلاثة.

مستقبل هذه الأشياء

أصبحت الآلات الأحدث أسرع بفضل المولدات وأنظمة التحكم الأفضل. إن سيارة Sodick التي اشتريناها في عام 2022 أسرع بنسبة 30٪ من سيارة Mitsubishi لنفس الوظيفة.

هناك المزيد من الأتمتة أيضًا - خيوط الأسلاك التلقائية، والقياس التلقائي، والتغيير التلقائي للأداة من أجل الثقالة EDM. يجعل الحياة أسهل.

تدخل بعض المتاجر في الأتمتة باستخدام الروبوتات التي تقوم بتحميل وتفريغ الأجزاء. لم نصل إلى هذه المرحلة بعد (صغير جدًا)، ولكن يمكنني أن أرى ذلك في النهاية.

بدأت البرمجة بمساعدة الذكاء الاصطناعي-تصبح شيئًا أيضًا وهو... مثير للاهتمام؟ إنه أمر مخيف نوعًا ما بالنسبة للأمن الوظيفي ولكنه قد يجعل البرمجة أسهل أيضًا. هيئة المحلفين لا تزال خارج.

إذن ما هو المحصلة النهائية؟

يميل إلى الخلف ويدرك أن هذا أصبح طويلاً مرة أخرى

EDM هي عملية مفيدة للغاية ولكنها متخصصة لا يفكر فيها معظم الناس أبدًا. لكن هذا الهاتف الذي تحمله؟ ربما يحتوي على أجزاء مصنوعة باستخدام EDM. السيارة التي تقودها؟ تم استخدام EDM لصنع بعض قوالب الأجزاء البلاستيكية. زراعة طبية؟ موسيقى الرقص الإلكترونية.

إنه في كل مكان، مخفي فقط.

إذا كنت تفكر في الدخول في مجال التصنيع، فإن مهارات EDM تعتبر ذات قيمة. إنها لا تتطلب جهدًا بدنيًا مثل الآلات اليدوية، وتدفع أجرًا لائقًا، ويوجد دائمًا عمل.

إذا كنت صاحب متجر وتفكر في شراء جهاز EDM... قم بالبحث. إنها باهظة الثمن، وبطيئة، ولكن في بعض الأعمال لا يمكن استبدالها. ربما لن نتمكن من البقاء على قيد الحياة بدوننا.

إذا كان لديك فضول فقط حول ماهية موسيقى الرقص الإلكترونية (EDM)... حسنًا، أنت تعرف الآن. إنه البرق المتحكم به الذي يقطع المعدن. رائع، أليس كذلك؟

إذا كنت غريبة عنثقالة EDMبعد قراءة كل هذا؟ يا رجل، هذا هو المكان الذي يصبح فيه الأمر مثيرًا للاهتمام حقًا-إن مشاهدة قطب كهربائي يحرق ببطء تجويفًا في الفولاذ المتصلب هو أمر مذهل. يجب عليك زيارة المتجر ورؤيته شخصيًا في وقت ما. طريقة أكثر برودة مني وأنا أتجول حول هذا الموضوع هنا.