Взгляните на черную магию электроэрозионной обработки

Мэтт Саймон

Не каждый день промышленная обработка вызывает у вас приступ радости. Но сегодня может быть именно тот день. Если вы проводите время в Интернете, вы, возможно, наткнулись на GIF-изображения металлических деталей, подогнанных друг к другу настолько точно, что кажется, что границы между ними исчезают. Мой господин, радость, которая искрится. Буквально искры: это мистический мир электроэрозионной обработки, или электроэрозионной обработки, безусловно, самой странной и приятной области во всей инженерии.

Возможно, вы впервые слышите об EDM, но, вероятно, это каким-то образом коснулось вашей жизни. Крошечные, точные компоненты имплантируемого медицинского устройства? ЭДМ. Детали реактивного двигателя из прочного никелевого сплава? Это тоже будет EDM. Если производителю нужны детали, которые прилегают друг к другу настолько плотно, насколько это возможно, или детали, изготовленные из сверхтвердых материалов, с которыми не могут справиться традиционные методы обработки, электроэрозионная обработка — это то, что вам нужно.

Традиционное фрезерование предполагает механическое формование материала — «приложение механической силы к заготовке для физического образования стружки или удаления материала», — говорит Брайан Пфлюгер, менеджер линии электроэрозионной обработки компании Makino, производителя станков. «В то время как при электроэрозионной обработке мы не прикасаемся к детали физически — мы обрабатываем ее с помощью молний».

Во-первых, это чертовски металл. Но более конкретно, мы говорим о множестве маленьких искр. «Лезвие» электроэрозионного станка на самом деле представляет собой тончайшую латунную проволоку, по которой проходит электрический ток. Несмотря на то, что станок режет чрезвычайно прочные материалы, такие как карбид (который настолько прочен, что традиционные методы фрезерования используют его для сверления других материалов), потоки электричества, которые он использует, относительно слабы. Но взрывы происходят с чрезвычайно высокой частотой, около 20 000 искр в секунду по всей длине латунной проволоки.

«Это почти похоже на лазерную линию, но если вы действительно замедлите ее скорость, по всей этой линии вверх и вниз будут искры», - говорит Стив Соммер, вице-президент компании Reliable EDM, электроэрозионной мастерской. «Каждая искра подобна маленькому миниатюрному взрыву».

Сама проволока никогда не касается материала. Быстрые искры испаряют мельчайшие кусочки разрезаемого металла шириной порядка 5 микрон. (Микрон — это миллионная доля метра. Для контекста: ширина эритроцита в вашем организме составляет от 6 до 8 микронов.) Это известно как сублимация.

«Это похоже на сухой лед», — говорит Пфлюгер. «Вы переходите прямо из твердого тела в газ». Эти настолько маленькие, что их почти не существует, частицы затем захватываются диэлектрической жидкостью, проходящей через электроэрозионный электроэрозион, и смываются прочь. «Это похоже на мытье волос: сполоснуть и повторить, сполоснуть и повторить». Жидкость также помогает предотвратить перегрев оборудования.

Лорен Гуд

ПРОВОДНОЙ персонал

Джулиан Чоккатту

Уилл Найт

Глядя на эти GIF-файлы, вы можете предположить, что два куска металла вырезаны из одного и того же куска металла, но это не обязательно так — каждый изготовлен из отдельной пластины. Зазоры между ними настолько незаметны отчасти потому, что производитель может выполнить несколько проходов на каждой из двух частей, чтобы отточить их. (На самом деле зазоры настолько малы, что воздуху трудно выйти, когда снежинки наверху падают на место, поэтому они движутся очень медленно.)

«Когда вы получаете эти красивые взаимосвязанные скользящие детали, они обычно отличаются высокой точностью и прекрасной отделкой», — говорит Пфлюгер. «С точки зрения точности, это, вероятно, 5 микрон или меньше с точки зрения общего зазора между двумя частями». Пфлюгер говорит, что они могут даже уменьшиться до 2 микрон или меньше. При более традиционных формах обработки вы можете обеспечить зазор всего около 20 микрон.

[#видео: https://www.youtube.com/embed/rvUA3PUffLw

Однако недостатком электроэрозионной обработки является то, что это более медленный метод, чем механическая обработка деталей. При использовании типичных методов «вы установите круиз-контроль на скорость 60 миль в час, чтобы просто мчаться по шоссе», — говорит Пфлюгер. «С помощью EDM вы получите немного больше трафика». Поскольку с материалом контактируют искры, а не проволока, машине приходится постоянно регулировать свое выравнивание. Если проволока ударится о заготовку, она может сломаться. «Что вы делаете, так это стабилизируете искровой промежуток механической обработки и очень маленькое расстояние между электродом и заготовкой».