„Друже, како сече метал а да га не додирне?“ питао ме је.
И тада сам схватио да смо у овом послу толико дуго да само претпостављамо да сви знају шта је Вире ЕДМ. Они немају. Чак се и наши купци понекад збуне, а то су људи који наручују прецизне делове за које су толеранције веће од... па, нема везе, разумете поенту.
Па идемо. Вире ЕДМ објаснио је неко ко то ради 18 година и има проблема са леђима да то докаже.
Прави назив (и зашто га нико не користи)
Вире ЕДМ је скраћеница од Вире Елецтрицал Дисцхарге Мацхининг. Неки људи то зову ерозијом жице, или машинском обрадом, или – ако сте заиста стари-школски – ерозијом варницом. Јенкији то понекад зову "резач сира" што сматрам урнебесним, али и некако тачним.
Али ево ствари: нико у нашој радњи заправо не каже "Вире ЕДМ" у потпуности. То је само „жичана машина“ или „Фануц“ (јер то је оно које марке имамо три) или понекад „та проклета темпераментна машина у углу“ када нам задаје тугу.
Што је, да вам кажем, чешће него што бих желео.
Па шта је то, заиста?
Добро, замислите да покушавате да пресечете блок од каљеног челика. Очврснуо, што значи да не можете да га бушите, глодате или да му урадите било шта са традиционалним методама. Проклето је претешко – прави алатни челик, 60 ХРЦ, оно што се смеје резачима од тврдог метала.
Вире ЕДМ није брига. Пресече га као путер. Па, веома спор путер. Веома скуп, веома прецизан путер.
Ево како то функционише (и обећавам да је ово поједностављена верзија):
Имате супер{0}}танку жицу – обично говоримо о 0,25 мм, тању од жице за гитару – која је развучена између две вођице. Ова жица делује као једна електрода. Ваш радни предмет је друга електрода. Оба су потопљена у дејонизовану воду (више о тој катастрофи чека се касније).
Затим пропуштате електричну струју кроз жицу, стварајући хиљаде ситних варница у секунди - попут минијатурних муња - између жице и вашег дела. Свака варница топи мали део метала, а вода испире остатке.
Жица заправо никада не додирује радни предмет. Увек постоји мали размак – можда 0,01 мм – где се све варничење дешава. То је као магија, само што је физика, и много је скупље од магије.
Зашто то уопште радимо (када постоји редовна обрада)
Добро питање. Редовно ЦНЦ глодање је брже, јефтиније, лакше. Зашто се онда мучити са Вире ЕДМ?
Јер понекад морате да радите ствари које обична обрада једноставно не може да уради:
Каљени материјали– Ово сам већ поменуо, али је огромно. Цео дан сечемо делове од алатног челика који би уништили сваки обичан алат за сечење.
Немогући облици– Покушајте да глодате квадратни унутрашњи угао. Хајде, сачекаћу. Не може се, зар не? Резач је округао. Али са Вире ЕДМ, можете имати одговарајуће оштре унутрашње углове јер жица може променити правац. Урадили смо посао прошлог месеца за компанију за медицинске уређаје (НДА, не могу рећи ко, али они праве хируршке инструменте) са унутрашњим угловима који су били апсолутно критични. Вире ЕДМ је била једина опција.
Ситне карактеристике– Прорези ужи од било које глодалице? Нема проблема. Недавно смо изрезали прорезе ширине 0,3 мм кроз 50 мм каљеног челика. Пробај то на млину, усуђујем се.
Нема силе резања– Ово је оно што људе излуђује. Пошто жица никада не додирује део, нема силе резања. Зеро. Што значи да можете да исечете невероватно деликатне делове или делове са танким{3}}зидовима без изобличења. Прошле године смо исекли неке носаче за ваздухопловство који су били дебљине зида од 0,5 мм. На млину би само вибрирали и ломили.
Различити типови (јер наравно постоје)
Заиста постоје два главна укуса:
Две-машине– Основни тип. Жица иде право горе-доле, сече вертикалне зидове. Ово је оно што имамо већину у радњи. Наше три Фануц машине су све-осне и обављају вероватно 80% нашег посла.
Машине са четири{0}}осе– Фантастичне оне у којима се горњи и доњи водичи жице могу померати независно. То значи да можете сећи конусне зидове, сложене 3Д облике, лопатице турбине, такве ствари. Имамо једну Митсубисхи четири-осну јединицу која је коштала више од моје куће (буквално – проверио сам фактуру када смо је купили 2019. године, затим погледао своју хипотеку и мало плакао).
Некада су постојале разлике између „путне жице“ и „стационарне жице“, али је путујућа жица победила у тој битци пре неколико деценија. Морали бисте сада да одете у музеј да нађете стационарну машину за жице.
Сама жица (тако једноставна ствар, таква ноћна мора)
Мислили бисте да би жица била једноставна, зар не? То је само жица.
Ох, ти слатко летње дете.
Углавном користимо месингану жицу – то је у ствари месинг обложен цинком{0}}, који добро проводи струју и не пуца тако лако. Типична величина је пречник 0,25 мм, иако имамо све од 0,1 мм (за заиста фини рад) до 0,3 мм (за грубо сечење).
Жица је скупа. Није скуп "луксузни аутомобил", али калем од 5 кг кошта око 80-120 фунти у зависности од класе, а ове машине пролазе кроз то као... па, замислите да плетете жицом коју бацате док идете. Вероватно трошимо 15.000 фунти годишње само на жицу. Јенни са налога износи ово Сваки. Сингле. Буџет. Састанак.
И ево забавног дела: жица се користи једном, а затим се смешта. Прође кроз зону сечења тачно једном, електрично еродира и ослаби, а затим иде право у канту за отпад. Имамо огромну канту искоришћене жице у углу продавнице. Прикупљање рециклаже долази сваког другог уторка, па чак и они изгледају збуњени колико жице генеришемо.
Прекиди жице су проклетство нашег постојања. Машина лепо бруји, сече део, па СНАП. Жица пукне. Машина се зауставља. Морате да провучете нову жицу (што на неким деловима може да потраје 20 минута), пронађете где сте били у резу, поново покрените. Изгубљено време, изгубљени новац, а ако сте ја, изгубили сте стрпљење јер је ово ТРЕЋА пауза данас.
Зашто се жица ломи? Изаберите:
Подешавања варнице су превише агресивна
Погрешна напетост жице
Контаминирана диелектрична течност
Лоша срећа (ово је легитиман разлог)
Меркур у ретроградном стању (шала, али само)
Ситуација са водом (или: зашто су наши рачуни за струју луди)
Сећате се да сам поменуо дејонизовану воду? Да, то је цела ствар.
Вода у Вире ЕДМ машини има вишеструке сврхе:
Хлади зону варничења
Одстрањује металне остатке
Делује као диелектрик (електрични изолатор док напон не постане довољно висок да искре)
Али МОРА бити дејонизован – што значи да се уклањају сви минерали и јони. Обична вода из славине би превише лако проводила струју и само бисте добили кратак спој уместо контролисаног варничења.
Дакле, имамо овај масивни систем дејонизације. То је у суштини постројење за пречишћавање воде у углу наше радионице. Филтери, резервоари смоле, пумпе, радови. Само одржавање ове ствари кошта нас око 3.000 фунти годишње.
И брзине протока воде! Кроз ове машине пумпамо стотине литара у минути. Митсубисхи троши око 60 литара у минути. То је када свака 2-3 минута. Само стално циркулише, филтрира, хлади, рециркулише.
Наш еколошки инспектор је био у посети прошле године (фина жена, веома темељна, апсолутно нас је престрашила) и заправо је била импресионирана колико је наше водопривреда чисто. Очигледно је већина продавница много лошија. Осећали смо се чудно поносно, као када вам свекрва--похвали одржавање домаћинства.
Програмирање ових звери (или: зашто плаћамо Џејмсу превише)
Жичано ЕДМ програмирање је… посебно.
То није као обично ЦНЦ програмирање где можете само да га окрећете и прилагођавате док идете. Погрешите и или сте упропастили веома скуп бланко, или ћете седети тамо 20 сати и сећи ваздух јер су вам помаци погрешни.
Џејмс је наш водећи Вире ЕДМ програмер. Он је овде од 2007. године, познаје ове машине боље од своје деце (његове речи, не моје, иако се његова жена смејала када је то рекао на божићној забави прошле године). Плаћамо га веома добро јер пронаћи некога ко заиста разуме Вире ЕДМ програмирање је као пронаћи једнорога. Једнорог који је добар у математици и не смета да по цео дан буљи у ЦАД моделе.
Софтвер генерише путању алата, али морате узети у обзир:
Помак жице (размак између жице и дела)
Више пролаза (грубо сечење, обрађено сечење, завршно сечење)
Компензација конуса (за рад са четири{0}}осе)
Стратегије уласка/изласка
Услови у углу
За већину делова потребна су најмање два пролаза. Први пролаз – који се зове грубо сечење – брзо уклања већину материјала. Затим радите један или више пролаза са много финијим подешавањима да бисте добили завршну обраду површине и тачност димензија.
Тај посао који сам раније поменуо за компанију медицинских уређаја? Укупно пет пролаза. Грубо рез је трајао око 6 сати. Сваки прелаз је додао још 3-4 сата. Џејмс је провео више времена у програмирању него што је машина потрошила на сечење.
Бројеви које сви желе (али седите)
„Колико је то тачно?“ – Сваки купац, икада.
Рутински држимо ±0,005 мм на већини послова. То је пет хиљадитих делова милиметра. Пет микрона. Отприлике 1/10 дебљине људске косе.
На нашем четворо-осовином Митсубисхију, када се Џејмс добро проводи и богови машина се смеју, можемо да постигнемо ±0,002 мм. То улази у територију мерне несигурности где нисмо сасвим сигурни да је наша мерна опрема довољно тачна да верификујемо шта смо заправо направили.
Завршна обрада? Обично око 0,2-0,4 Ра (то је мерење храпавости) на обраним резовима. Спустите се на 0,1 Ра ако се заиста трудимо, иако у том тренутку трошите године на пролазе у циљу.
Али ево прљаве тајне коју вам нико не говори:Вире ЕДМ је СПОРО.
Та челична плоча дебљине 50 мм коју сам раније поменуо? Грубо сечење у нашим типичним подешавањима? Око 30-40 квадратних милиметара у минути. Дакле, изрез од 100 мм к 100 мм траје 3-4 сата. ОНДА урадите своје ским пасове.
Прошле недеље смо цитирали посао где је купац био шокиран да ће бити потребно 40 сати машинског времена. "Зар не можете само... да убрзате?" питали су. Па да, технички, али онда ваш део изгледа као смеће и тачност димензија излази напоље. Нема бесплатног ручка у Вире ЕДМ-у.
Брзина наспрам циља насупрот прецизности – изаберите два, не можете имати сва три.
Када НЕ користити Вире ЕДМ (искрено што мој шеф жели да не бих писао)
Гледајте, ми зарађујемо када користите наше Вире ЕДМ услуге. Али дозволите ми да вам уштедим мало времена и новца:
Ако можете да га самељете, мељите га. Редовна ЦНЦ обрада је вероватно 10 пута бржа и упола мања за већину посла.
Ако су ваше толеранције мање од ±0,02 мм, вероватно вам не треба Вире ЕДМ.
Ако је ваш материјал мекан (алуминијум, меки челик, пластика), дефинитивно немојте користити Вире ЕДМ. Упалиће, али је огромно претерано.
Ако су вам потребни само спољни облици и они нису лудо сложени, резање воденим млазом је вероватно јефтиније.
Одбили смо посао прошлог месеца – момак је хтео да жицом ЕДМ исечемо неке алуминијумске носаче. Рекао сам му директно: "Друже, дај ово. Свака машинска радња може ово да уради у четвртини времена за пола цене." Он је ценио искреност и на крају нам је послао другачији посао за који је заправо био потребан Вире ЕДМ. Понекад се исплати бити искрен.
Мада немојте рећи продаји да поклањам посао. Већ су ме изнервирали због поста на блогу који сам написао у августу о прескупим алатима. То је изазвало неке... дискусије.
Уобичајени проблеми (или: зашто имам стресне снове о прекидима жице)
Жица пукне– Већ поменуто, али озбиљно, ово је 80 одсто наших проблема. Пробали смо различите жице, различите напетости, жртвовање кокошке боговима машина (шалимо се... углавном). Неких дана машина једноставно одлучи да вас мрзи.
Диелектрична контаминација– Метални остаци се накупљају у води, проводљивост расте, варничење постаје недоследно, делови изгледају грубо. Ми своје филтере религиозно мењамо сваке недеље. Религиозно. На распореду је, црвеном оловком, два пута подвучено.
Рецаст слој– Процес варничења топи метал, а мале количине се поново учвршћују на површини реза. Овај „прерађени слој“ је можда дебљине 0,001-0,01 мм, али је тврђи и крхкији од основног материјала. За неке апликације ово није важно. За друге (на пример делове који су критични за умор), то је велики проблем и треба га уклонити ручним полирањем. Урадили смо серију делова за Ф1 тим прошле године (опет, НДА, али су црвени) где је уклањање прерађеног слоја додало 2 сата ручног рада по делу.
Тапер– Чак и на машинама са две{0}}осе, ако ваша жица није савршено вертикална, добијате конус. Обично мали – можда 0,01 мм преко 50 мм висине – али је ту. На критичним деловима, Џејмс проводи године проверавајући и подешавајући вертикалност жице. Он има цео овај ритуал са индикатором бројчаника за који сам прилично сигуран да је најмање 50% сујеверја, али делови су исправни, па ко сам ја да судим?
Цорнер васх– У унутрашњим угловима, испирање није тако добро, тако да добијате недоследне посекотине. За ово постоје стратегије компензације, али то значи више времена за програмирање и обично додатну пропусницу. Прање угла је разлог зашто Џејмс мрмља себи у браду док програмира.
Будућност (или: оно што држи инжењере буднима ноћу)
Куда иде Вире ЕДМ технологија?
Брже сечење– Свака нова генерација машина захтева 20-30% веће брзине сечења. У стварности, то је више као 10-15% и обично долази са компромисима у завршној обради површине. Али ми ћемо то узети. Наш најновији Фануц (испоручен у марту ове године, и даље га отплаћује) је приметно бржи од нашег модела из 2015.
Боља аутоматизација– Наш Митсубисхи може да ради без надзора преко ноћи АКО све иде савршено. Велико "ако" тамо. Новије машине имају боље системе за увлачење жице, аутоматско подешавање напетости жице, све те добре ствари. Сан је -угашена обрада. Реалност је да Стив још увек долази у 6 ујутро да провери ноћне вожње јер смо сви раније били опечени.
Интегрисано мерење– Неке врхунске{0}}машине сада имају системе сондирања који могу да мере део без уклањања са машине. Ово још увек немамо (40 фунти,000+ додатак-), али сам видео да је демонстрирано и заиста је импресивно. Уштедело би Џејмсу око 30 минута по делу на сложеним пословима.
Боља технологија варничења– Нови генератори са више контроле над карактеристикама варница. Финија завршна обрада површине, мање преливања, боља прецизност углова. Ове ствари заиста постају све боље, а не само маркетиншка глупост.
Практични савети (од некога ко је направио све грешке)
Пошто вероватно размишљате о Вире ЕДМ раду, ево неке тешко{0}}освојене мудрости:
1. Дизајн за Вире ЕДМ– Унутрашњи углови треба да имају полупречнике најмање једнаке пречнику жице + помак. Дакле, жица од 0,25 мм + 0.05 мм помак=0.3 мм минимални радијус. Стално добијамо цртеже са одређеним оштрим угловима и морамо да објашњавамо физику дизајнерима. Брзо стари.
2. Оставите време– Не зовите нас у петак поподне ако су вам потребни делови у понедељак ујутру. То се не дешава. ЕДМ за жице траје ВРЕМЕ. Типичан мали део је минимум 8-12 сати. Сложени делови могу бити дани.
3. Припрема материјала је важна– Ако бланко није уклоњен-напрезања, може да се искриви док га сечемо због унутрашњег напрезања који се ослобађа. Онда су твоје толеранције смеће. Не прескачите ослобађање од стреса на критичним деловима.
4. Започните рупе– Потребна нам је рупа да провучемо жицу да бисмо почели да сечемо. За већину делова је потребно прво избушити рупу од 2-3 мм. Укључите их у свој дизајн или ћемо вам наплатити да их избушите.
5. Цена није линеарна– Додавање другог пролаза удвостручује време машине. Уже толеранције значе више пролаза. 0.01мм толеранције коштају можда 20% више од 0,02 мм. Али толеранција од 0,002 мм? То је дупло или троструко јер нам је потребно више додатних пролаза и све мора бити савршено.
6. Завршна обрада у односу на толеранцију– Они су повезани, али нису исти. Можете имати чврсту толеранцију са грубом завршном обрадом или лабаву толеранцију са завршном обрадом у огледалу. Будите јасни шта је важније за вашу апликацију.
Стварно реалне апликације
Где најчешће видимо Вире ЕДМ?
Израда алата и калупа– Ово је посао од хлеба и путера. Матрице за пробијање, калупи за обликовање, уметци за калупе за ињектирање. Све што захтева сложене облике од каљеног челика. Вероватно 40% нашег посла радимо за произвођаче алата.
Ваздухопловне компоненте– Назубљени лопатица турбине, структурни спојеви са прецизним изрезима{0}}уштеди тежине, било шта од титанијума (што је ужасно за конвенционалну машину). Урадио сам серију титанијумских носача прошлог месеца што би било заиста немогуће на било који други начин.
Медицинска средства– Хируршки инструменти, компоненте имплантата, све што захтева и прецизност и добру завршну обраду. Иако нас је регулаторна папирологија за медицински рад скоро убила. Џени је провела ТРИ НЕДЕЉЕ на документацији за наш ИСО 13485 сертификат. И даље је огорчена због тога.
Прецизни мерачи– Мерила за игле, блокови мерача, уређаји за инспекцију. Лабораторија за калибрацију је један од наших сталних купаца.
Аутомотиве– Углавном рад на прототипу и мотоспорту. Обим производње је обично превелик за Вире ЕДМ економију. Али за тај Ф1 тим? Новац заправо није брига када су вам потребни делови који раде.
Закључак-(јер ово постаје дуго)
Дакле, шта је Вире ЕДМ?
То је прецизан процес сечења метала који користи електричне варнице за еродирање метала, способан за невероватну прецизност и способан да сече материјале и облике који би били немогући редовном машинском обрадом. Споро је, помало скупо, повремено темпераментно и апсолутно неопходно за одређене врсте посла.
Да ли вреди учити о томе? Ако сте у производњи, апсолутно. Ако вам икада затребају сложени делови направљени од тврдих материјала, вероватно ћете на крају разговарати са неким попут мене.
Да ли смо пристрасни зато што поседујемо четири Вире ЕДМ машине и морамо да их држимо заузетим да бисмо оправдали своје постојање пред Џени у рачуноводству? Можда. Али оне су заиста изванредне машине када вам треба шта могу да ураде.
Ако желите да их видите у акцији, ми правимо обиласке по продавницама сваког првог четвртка у месецу (следећи је 1. децембра, пошаљите е-поруку Сандри да резервише место). Поштено упозорење: није их узбудљиво гледати – само танка жица која се полако креће кроз метал, а да се ништа драматично не дешава. Али резултати су прилично спектакуларни.
И понесите чепиће за уши. Диелектричне пумпе су ГЛАСНЕ.
P.S.– Ох, и ако вас Вире ЕДМ занима, требало би да знате за његовог рођака:Синкер ЕДМ(такође се зове Рам ЕДМ). Користи обликовану електроду која се урања надоле како би спалила шупљине у метал – сјајно за прављење калупа. Исти принцип варнице, потпуно различите примене. Немамо га, што ме спасава да Џени објашњавам још један огроман рачун за струју.