Stvar koja mi je oduševila kad sam to prvi put saznao
Strojna obrada električnim pražnjenjem (skraćeno EDM jer nitko ne govori cijelu stvar) koristi električnu energiju za rezanje metala. Nije alat za predenje. Nije laser. Samo... iskre.
Sićušne kontrolirane munje.
Znam da zvuči kao da izmišljam, ali kunem se da se to doslovno događa. Imate elektrodu (alat) i radni predmet (ono što režete), a između njih postoji mali razmak ispunjen dielektričnom tekućinom (obično uljem ili deioniziranom vodom), i jednostavno ga... začepite. Iznova i iznova. Tisuće puta u sekundi. Svaka iskra isparava maleni komadić metala.
Moj kolega Jake (drugačiji Jake od bilo kojeg drugog Jakea kojeg sam spomenuo, samo očito imamo puno Jakeova) pokušao mi je to objasniti drugog dana i mislio sam da se šali sa mnom. "Režemo čelik strujom?" Da čovječe. Divlji.
Zašto ovo uopće postoji (zato što redovita strojna obrada radi dobro?)
Dakle, evo o čemu se radi -- tradicionalna strojna obrada koristi rotirajuće rezače. Glodalice, tokarilice, sve te stvari. Izvrsno radi za većinu stvari.
Ali što ako je vaš dio:
Super tvrdi materijal (poput karbida ili očvrslog alatnog čelika)
Stvarno zamršeni oblici s uskim kutovima
Tanke stijenke koje bi se savile ili slomile pod utjecajem sila rezanja
Ima unutarnje značajke koje ne možete dosegnuti alatom koji se okreće
Tu dolazi EDM. Budući da fizički ne dodiruje dio (uvijek postoji taj mali razmak), nema sile rezanja. A budući da je električan, nije ga briga koliko je materijal čvrst -- ako provodi struju, možete ga EDM.
Sjećam se da smo dobili ovaj posao, kupac je želio ove sićušne kanale za hlađenje unutar kalupa od tvrdog čelika. Kao prolazi promjera 0,020" koji se uvijaju i okreću. Nema načina da se to izbuši, nema načina da se izgloda. Ali s EDM-om? Uspjeli smo. Trajalo je vječno, ali uspjeli smo.
(Pa, tehnički naš iskusniji tip Steve je to uspio. Gledao sam i pokušavao ništa ne dirati jer mi je ovo bilo kao dva mjeseca.)
Vrste EDM-a (i postoji više od jednog)
Wire EDM (na što trošim većinu svog vremena)
Ovo je kao... u redu, zamislite tračnu pilu, ali umjesto oštrice, tu je tanka mjedena žica (obično promjera 0,010 inča, ponekad tanja, ponekad deblja). I umjesto rezanja piljenjem, reže se iskrenjem.
Žica se kreće kroz dio, neprestano dovodeći svježu žicu tako da uvijek režete novom elektrodom. Iskorištena žica skuplja se u kantu i prodajete je tipu za otpad. Dobivamo oko 200 dolara svakih nekoliko mjeseci za rabljenu žicu, što je, pretpostavljam, lijepo.
Naša trgovina ima dva žična EDM uređaja:
Mitsubishi MV2400R (onaj na fotografiji, kupljen rabljen 2019. za otprilike 85 tisuća USD, mislim? Možda 90 tisuća USD)
Sodick AQ327L (noviji, 2022., koštao nas je... Želim reći 180 tisuća dolara, ali nemojte me citirati o tome)
Wire EDM je odličan za:
Prolazni-rezovi (rezanje cijelog dijela)
Punch and die posao
Precizni dijelovi gdje je tolerancija uska (redovito držimo ±0,0002")
Dijelovi za koje vam je potrebna stvarno dobra završna obrada
Loše strane:
USPORITI. Jako sporo. Rezanje debelog kaljenog čelika može biti 1-2 četvornih inča na sat.
Prekidi žice. O Bože, pukla je žica. Na pola ste 6-satnog prekida ipuknutipukne žica i sada je moraš ponovno provući i krenuti ispočetka (dobro, ne potpuno, obično možeš nastaviti, ali i dalje je vraški neugodno)
Dielektrični sustav zahtijeva stalno održavanje ili će postati neispravan
Sinker EDM (Ram EDM, Plunge EDM, kako god to zvali)
Ovo je mjesto gdje imate oblikovanu elektrodu (obično bakrenu ili grafitnu) i "utapate" je u obradak, izgarajući materijal i stvarajući šupljinu.
Imamo jedan sudoper u našoj trgovini -- stariji Makino EDNC43. Kupio sam ga rabljenog, mislim da je iz 2008. ili tako nešto. Cijena je bila... možda 35 tisuća dolara? Radi dobro, ali je sporiji od novijih.
Ovo je ono što koristite za:
Šupljine kalupa
Složeni 3D oblici
Slijepe rupe i džepovi
Graviranje (iako sada postoje bolji načini za to)
Začkoljica kod EDM-a sa sinkerom je u tome što prvo trebate napraviti elektrodu. Dakle, ako trebate napraviti složenu šupljinu kalupa, prvo morate strojno obraditi bakrenu ili grafitnu elektrodu u točnom obliku koji želite (ali unatrag/obrnuto), ONDA koristite tu elektrodu da urežete šupljinu u čelik.
To je kao... dodatni koraci. Ali ponekad je to jedini način da se nešto učini.
Moj prvi posao EDM-a bio je izrada jednostavnog četvrtastog džepa. Trebala su mi 3 pokušaja jer sam stalno zeznuo izračun pomaka elektrode. Steve me zatekao za strojem i izgledao sam zbunjeno i rekao je "jesi li uračunao prekomjerni rez?" i bio sam kao "što?"
dobra vremena. (Ne baš, osjećao sam se kao idiot.)
EDM za male rupe (EDM za bušenje)
Nemamo takve, ali sam ih koristio u prethodnim trgovinama. U osnovi pravi malene duboke rupe koristeći rotirajuću mjedenu ili bakrenu cijev kao elektrodu.
Izvrstan za početne rupe (za žičanu eroziju), rupe za hlađenje u kalupima, mlaznice za ubrizgavanje goriva, sve te stvari. Može izbušiti rupe promjera samo 0,008 inča, ponekad i manje.
Ovi su strojevi relativno jeftini -- oko 30-40 tisuća USD novi za osnovni. Ali još nam nije potreban jer povremeni posao bušenja rupa možemo prepustiti vanjskim suradnicima jeftinije od posjedovanja stroja.
Koliko je brzo? (Spoiler: Ne baš)
Ovo je dio koji frustrira kupce koji ne razumiju EDM.
Žičani EDM grubi rez u čeliku: možda 10-20 kvadratnih inča na sat (ovisi o debljini i postavkama) Skromni rezovi (završni prolazi za bolju završnu obradu površine): puno sporije, npr. 5-10 kvadratnih inča na sat po prolazu, a možete napraviti 3-4 brza prolaza
Sinker EDM: vrlo promjenjiv, ali brojka 0,5-2 kubičnih inča na sat za grubu obradu
Prošli tjedan me je nazvao kupac s pitanjem o dijelu. "Koliko će to trajati?"
Ja: "Oko 18 sati strojnog vremena" Kupac: "Za što? Dug je samo 4 inča!" Mi:duboki udah"Da, ali to je ojačani alatni čelik H13 s četiri složena-reza i želite toleranciju od 0,0001" i završni sloj 8Ra tako da... da. 18 sati."
Otišli su negdje drugdje. Vratit će se kad druga trgovina to ne bude mogla. (Ovo se već događalo.)
Vrijeme postavljanja je ono gdje stvarno gubite novac
Stvarno rezanje može trajati 18 sati, ali postavljanje? To može biti još 4-6 sati lako.
Moraš:
Pričvrstite dio (i bolje da bude četvrtast i ravan ili su vaše tolerancije toast)
Učitajte program (ako ga uopće imate, ponekad ga pišete ispočetka)
Postavite nulte točke i datume
Provjerite napetost žice i vodilice
Provjerite je li dielektrični spremnik čist i ima li odgovarajući otpor
Testirajte kut kako biste potvrdili da je sve tamo gdje mislite da jest
Jednom sam zabrljao materijal od 3000 dolara jer sam svoju Y-nulu krivo postavio za 0,100". Dio je bio otpad. Pozlilo mi je. Šef je bio... nije bio sretan. Ali bio je kul jer sam tamo bio samo 6 mjeseci, a svi griješimo.
(Još uvijek ponekad razmišljam o tom dijelu. Tri tisuće. Uf.)
Situacija s dielektričnom tekućinom
Dakle, sjećaš se kako sam rekao da ima tekućine u otvoru? To se zove dielektrična tekućina. Super je važno.
Za žičanu eroziju koristimo deioniziranu vodu s posebnim dodacima. Mora se održavati na pravom otporu -- previše vodljiv i dobit ćete kratki spoj, nedovoljno vodljiv i iskre se neće pravilno formirati.
Imamo ovaj DI sustav (deionizacijski sustav) koji stalno filtrira i održava vodu. Koštao je oko 8 tisuća dolara kad smo ga kupili. Potrebne su izmjene smole svakih 6-12 mjeseci po cijeni od 400 USD po komadu.
Voda čudno miriše. Nije loše, samo... čudno. I hladno je jer stroj ima hladnjak koji ga održava na oko 68 stupnjeva F. Ljeti kada je vani 95 stupnjeva F i klima u našoj radnji jedva može pratiti, gurati ruku u dielektrični spremnik je zapravo lijepo.
Za sinker EDM koristimo dielektrik-na bazi ulja. Užasno smrdi, stigne posvuda, zapali se ako nisi pažljiv (nama se još nije dogodilo, da kucnem u drvo, ali čuo sam priče).
Preciznost i završna obrada površine (zapravo cool dio)
Ovdje EDM stvarno blista.
Wire EDM može lako izdržati ±0,0002" (to je 0,005 mm za vas, ljudi iz metrike). Ako je dan dobar sa svim biranim brojem? Dosegli smo ±0,0001" što je suludo.
Završna obrada površine ovisi o postavkama -- grubi rez može biti 125Ra ili lošiji, ali nakon 3-4 prelaska možete smanjiti na 8Ra ili bolje. To je čudna površina gotovo staklena koju je stvarno ugodno gledati.
Sinker EDM može učiniti još bolju završnu obradu površine ako vam je stvarno potrebna -- vidio sam 4Ra završne obrade koje izgledaju poput zrcala. Ali to traje zauvijek.
Točnost proizlazi iz činjenice da nema otklona alata (jer nema sile rezanja), nema trošenja alata u tradicionalnom smislu, a moderni strojevi imaju stvarno dobru servo kontrolu.
Vrste žica i postavke (postati štreberski na trenutak)
Standardna žica je mjedena -- obično promjera 0,010" za većinu radova. Ali postoji i:
Žica od 0,008" za uže kutove
Žica od 0,012" za bržu grubu obradu debelih dijelova
Obložene žice (presvučene cinkom ili volframom) za specifične primjene
Molibdenska žica za posebne slučajeve (nemamo je na zalihama, preskupa je)
Prođemo kroz možda 20-30 namotaja žice mjesečno? Svaki kalem je oko 80-120 USD, ovisno o vrsti i mjestu gdje kupujemo. Zbraja se.
Postavke su cijela ova crna umjetnost pojačala, vrijeme uključivanja-, vrijeme-isključivanja, napon, napetost žice, pritisak ispiranja... postoji 20+ parametara koje možete podešavati. Noviji strojevi imaju automatske-postavke koje dobro rade, ali za škakljive poslove morate ići ručno.
Steve ima bilježnicu -- doslovnu papirnatu bilježnicu -- sa svim svojim omiljenim postavkama za različite materijale. On to radi 25 godina i jednostavno... zna. još uvijek učim. Imam postavke koje rade, ali nisu optimizirane kao njegove.
Troškovi (poznato i kao zašto naplaćujemo 150 USD/sat u trgovini)
Strojno plaćanje: ~2,800$/mjesečno (za noviji Sodick, Mitsubishi se isplaćuje) Žično: ~2,000$/mjesečno
Filtri/smola/održavanje: ~800$/mjesečno Potrošnja energije: vjerojatno 400-500$/mjesečno samo za EDMs DI sustav: 400-500$/godišnje u smolama Razno potrošni materijal (vodilice, napajanje itd.): 1200$/godišnje
Plus, znate, najam zgrade, moja plaća, Steveova plaća, osiguranje, sve te stvari.
Dakle, kada ponudimo 150 USD/sat za vrijeme žičane elektroerozije, ne postajemo bogati. Samo... koliko košta vođenje ove stvari.
Jednom se kupac posvađao sa mnom oko cijene. "Mogu dobiti CNC glodanje za 85 USD po satu!"
Da, prijatelju, ali tvoja CNC glodalica ne može rezati kaljeni alatni čelik na toleranciju od 0,0002" s nultom silom rezanja, tako da... jabuke i naranče.
Uobičajeni problemi (od kojih želim vrištati)
Prekidi žice-- Ovo je već spomenuto, ali vrijedi ponoviti. Ništa gore nego vratiti se s ručka i pronaći stroj zaustavljen s puknutom žicom 4 sata u 10 sati rezanja. Noviji Sodick ima automatsko ponovno uvijanje navoja što pomaže, ali Mitsubishi morate ručno urezati navoj. Zabavne stvari.
Dielektrična kontaminacija-- Ako se spremnik zaprlja (čestice metala, ulja, bilo što), vaša kvaliteta rezanja ide kvragu. Trebali bismo čistiti spremnik tjedno. da li mi Eh... više svaka 2-3 tjedna ako ćemo iskreno. Vjerojatno bi to trebao učiniti više.
Servo greške-- Ponekad stroj misli da je došlo do kratkog spoja, a nema, ili obrnuto, i dobivate ove čudne servo pogreške. 90% vremena kada to ponovno pokretanje popravi. Ostalih 10% zovete tehničar.
Problemi s konusom-- Žičana erozija može rezati ravno ili suženo (kosi zidovi). Ponekad želite sužavanje, ponekad ne želite. Dobiti ispravnu kompenzaciju konusa je... teško. Jednom sam ovo zabrljao na matrici i dijelovi se nisu htjeli sastaviti. Morao sam ih ponovno izrezati. Bio je to loš dan.
Trošenje elektroda(Sinker EDM) -- Vaša bakrena ili grafitna elektroda se troši dok je koristite. Morate to nadoknaditi. Ponekad napravite više elektroda za jedan posao jer se prva istroši na pola puta. To je dosadno.
Program se ruši-- Jednom sam izgubio 12-satni program zbog pada računala. Nisam spremao dovoljno nedavno. Morao sam obnoviti 3 sata rada. Sada opsesivno štedim. Ctrl+S je mišićna memorija.
Isplati li se učiti?
pucketa zglobovima jer sam ovdje očito pristran
Gledajte, EDM je posebna vještina. Nema svaka trgovina ove strojeve. Ali trgovine koje to rade? Oni mogu naplaćivati premijske stope jer ne može svatko raditi ovaj posao.
Trenutačno zarađujem oko 28 USD/sat kao EDM operater/programer. Steve zarađuje blizu 38 USD po satu jer ima mnogo više iskustva i može se nositi sa stvarno složenim stvarima. To je... pristojno? Nije nevjerojatno, ali bolje od općih cijena strojne obrade u našem području koje su otprilike 20-22 USD/sat.
Sigurnost posla čini se prilično dobrom. Uvijek smo zauzeti. Prodavaonice kalupa, zrakoplovstvo, medicinski uređaji, alati i kalupi -- sve te industrije trebaju EDM rad.
Uspoređujući ga s drugim procesima
VS. CNC glodanje:
EDM: Bez sila rezanja, radi na tvrdim materijalima, može raditi zamršene oblike
CNC: Brži, jeftiniji po satu, svestraniji za mekane materijale
Kada koristiti EDM: tvrdi materijali, nedopušteno savijanje, zamršene unutarnje značajke
VS. Lasersko rezanje:
EDM: Bolja točnost, nema zone utjecaja topline, može raditi debele materijale
Laser: PUNO brži, dobar za tanke listove, jeftiniji za jednostavne 2D rezove
Kada koristiti EDM: Debeli materijali, niske tolerancije, 3D značajke
VS. Vodeni mlaz:
EDM: Bolja točnost i završna obrada, radi samo na vodljivim materijalima
Vodeni mlaz: brži, radi na bilo čemu (čak i na staklu ili kamenu), mogućnost debljeg materijala
Kada koristiti EDM: Trebate preciznost, želite dobru završnu obradu, materijal provodi struju
Svi oni imaju svoje mjesto. Vidio sam trgovine sa sva tri.
Budućnost ove stvari
Noviji strojevi postaju brži s boljim generatorima i sustavima upravljanja. Sodick koji smo kupili 2022. je oko 30% brži od Mitsubishija za isti posao.
Tu je i više automatizacije -- automatsko uvlačenje žice, automatsko mjerenje, automatska izmjena alata za eroziju sinkera. Olakšava život.
Neke trgovine ulaze u automatizaciju s robotima koji utovaruju i istovaruju dijelove. Još nismo tamo (premali), ali mogao bih vidjeti na kraju.
Programiranje potpomognuto-umjetnom inteligencijom također postaje stvar što je... zanimljivo? Pomalo zastrašujuće za sigurnost posla, ali također može olakšati programiranje. Žiri je još vani.
Dakle, što je dno?
naslanja se i shvaća da je ovo opet jako dugo
EDM je super koristan, ali specijalizirani proces o kojem većina ljudi uopće ne razmišlja. Ali taj telefon koji držite? Vjerojatno ima dijelove izrađene EDM-om. Auto koji voziš? EDM je korišten za izradu nekih kalupa za plastične dijelove. Medicinski implantati? EDM.
Posvuda je, samo skriveno.
Ako razmišljate o ulasku u proizvodnju, EDM vještine su vrijedne. Nije fizički zahtjevan kao ručna obrada, plaća se pristojno, a posla uvijek ima.
Ako ste vlasnik trgovine i razmišljate o kupnji EDM-a... istražite. Skupi su, spori su, ali za određene poslove su nezamjenjivi. Vjerojatno ne bismo preživjeli bez naših.
Ako ste samo znatiželjni što je dovraga EDM... pa, sada znate. To je kontrolirana munja koja reže metal. Cool, zar ne?
Ako ste znatiželjnisinker EDMnakon što ste sve ovo pročitali? Čovječe, tu postaje stvarno zanimljivo-gledati elektrodu kako polako izgara šupljinu u otvrdnulom čeliku je kao... očaravajuće. Svakako biste trebali jednom posjetiti dućan i vidjeti ga osobno. Puno hladniji od mene koji tu brbljam o tome.