В трёх предыдущих частях разобрано, из чего складывается электроэрозионный процесс: разряд через диэлектрик, время включения и выключения, рабочий цикл, полярность, напряжение и сервопривод. Осталось свести это к тому, что делают у станка.
Практические советы
Повторим то, что говорят постоянно: лучший источник информации по технологии резания — руководство по эксплуатации вашего станка. За советами, нестандартными решениями и практическими приёмами обращайтесь к инженерам по применению, которые обслуживают ваше оборудование. Эти люди живут электроэрозией, любят сложные задачи и всегда готовы помочь.
По скорости. EDM — это, как правило, тонкий баланс компромиссов. Скорость обработки обычно конфликтует со стабильностью. Если текущие параметры перереза, износа и качества поверхности вас устраивают, а промывка хорошая, скорость стабильного разряда можно попробовать увеличить: постепенно сокращайте время выключения небольшими шагами по 1–5 мкс, пока обработка не станет нестабильной. После этого добавляйте паузу обратно, пока стабильность не восстановится.
Рост эффективности (за счёт улучшения рабочего цикла) проявляется на приборах: рабочее напряжение на вольтметре падает, а ток на амперметре растёт. Это хорошо — именно ток выполняет всю работу. Важное замечание: напряжение и ток взаимосвязаны, но не взаимозаменяемы — когда одно растёт, другое падает. Вместе они показывают реальную эффективность обработки.
Проволочные станки обычно шумнее прошивных. Если вы работаете на прошивном станке с тонкорёберным электродом и в цеху достаточно тихо, можно буквально на слух уловить изменение частоты разряда при увеличении или уменьшении времени включения/выключения. Не давайте рабочему напряжению падать ниже 35–40 В — это нижняя граница безопасной обработки даже при оптимальной промывке.
По износу. Для проволоки износ — не главная проблема: скорость подачи регулируется переменно, а сам электрод непрерывно обновляется с катушки. На прошивном станке оставляйте минимальный припуск на чистовую обработку — это сократит износ электрода и сэкономит время. Защищайте электрод: режимы «без износа» и «малый износ» используйте для съёма основного объёма материала, оставляя на чистовые проходы лишь необходимый минимум.
По чистовой обработке. Финишные операции в электроэрозии, как правило, самые долгие — и, следовательно, самые дорогостоящие. Тщательное планирование заметно снижает эти затраты. И для проволочно-вырезных, и для прошивных станков принципиально важен правильный выбор тока, частот и припуска на каждом этапе финишной обработки. Будь то проходы по контуру на проволочно-вырезом или орбитальная обработка на прошивном станке — припуск на каждом этапе должен лишь немного превышать максимальную глубину кратера от предыдущего прохода. Старая цеховая мудрость «сначала начерно до размера» здесь почти применима — при условии, что тепло от черновых операций не затронуло структуру металла под обработанными поверхностями, и материала хватает, чтобы полностью убрать следы предыдущего прохода.
При получении очень тонкой или «зеркальной» поверхности не стоит беспокоиться о скорости съёма на финальных этапах — это задача черновой и получистовой обработки. К началу финиша на детали должен остаться лишь минимальный припуск для выхода на окончательный размер и шероховатость. По сути, съём металла уже позади — мы просто формируем поверхность.
Поскольку до сих пор речь шла преимущественно о прошивных станках, скажем несколько слов об износе электрода для тех, кто работает с проволочной резкой.
За исключением нескольких «десятых» износа, которые могут дать небольшую конусность высокой детали, избыточный износ электрода — это просто обрыв проволоки, и он подчиняется «правилу 20%». Это физический порог: когда проволока находится под натяжением, при износе 20% поперечного сечения в ней распространяется трещина — и обрыв неизбежен. Это закон физики. Именно поэтому все стандартные скорости подачи проволоки в наборах настроек выставлены чуть ниже этого порога — для максимальной экономии без обрывов.
В сложных условиях или при плохой промывке иногда помогает увеличение скорости подачи проволоки — это снижает износ по диаметру и позволяет проволоке легче «пройти дистанцию». Более высокая скорость подачи также уменьшает конусность высокой детали от нормального износа, но в обоих случаях вырастут затраты на проволоку.
Проблема. При условии, что техническое обслуживание станка выполнено в полном объёме: сколько раз во время черновой обработки вы сталкивались с необъяснимыми многочисленными обрывами проволоки — даже после нескольких попыток исправить ситуацию?
Решение. Попробуйте снизить натяжение проволоки на 5%. Физику правила 20% изменить нельзя, но можно изменить условия, в которых оно работает. Ключевое слово в формулировке правила — «когда проволока находится под натяжением», то есть при полном рекомендуемом натяжении. В трудных условиях проволока может просто работать на пределе своих возможностей. Если точность детали допускает небольшое снижение натяжения — это может дать ей «запас прочности».
Аналогия: туго натянутая нить воздушного змея легко рвётся или режется ножом. Стоит чуть ослабить натяжение — разорвать её уже не получится, а разрезать куда сложнее. Проволока для EDM ведёт себя точно так же.
Это танец
EDM — это буквально танец: нужно выстроить хореографию трёх сторон «треугольника EDM». Как в музыке, все упомянутые параметры должны сочетаться гармонично, чтобы дать максимальную скорость резания и лучшее качество поверхности за минимальное время. Даже самый опытный «дирижёр» EDM может лишь стремиться к этой мелодии — неумолимая физика и непостоянство условий резания и промывки редко позволяют достичь идеального созвучия.
Треугольник EDM
Помните три стороны «треугольника огня» из школьного курса — три условия, необходимые для горения: тепло, топливо и кислород? Так же выглядит треугольник EDM, отражающий то, к чему стремятся и с чем сталкиваются специалисты по электроэрозии. Три его стороны: скорость, качество поверхности и износ.
Опытные операторы знают: все три стороны равными одновременно бывают крайне редко. Иногда удаётся получить две — но чаще приходится выбирать одну.
При черновой обработке можно добиться хорошей скорости и малого износа — но не качества поверхности. При чистовой — высокого качества поверхности, но не скорости и приемлемого износа. Идеальный треугольник EDM, где все три стороны сбалансированы, — редкость даже для тех, кто постоянно к нему стремится.
Со временем у вас сложится набор проверенных режимов, которые почти не требуют доработки, — своя библиотека надёжных параметров резания.
Параметры обработки
Пользователям современных станков с ЧПУ в этом плане повезло: формирование параметров обработки — задача несложная. Открываете нужный экран программирования, вводите параметры задания: тип электрода или проволоки, занижение электрода или диаметр проволоки, материал заготовки, толщину или глубину полости, требуемую шероховатость поверхности и т. д. Система управления обращается к встроенным таблицам режимов и автоматически подбирает параметры резания — включая смещения для орбитальной обработки или финишных проходов. Эта часть программы объединяется с ЧПУ-программой, содержащей остальные коды: перемещение осей, АТС, автозаправщик проволоки и прочее. Всё это разительно отличается от эпохи оптических плоттеров и ручного расчёта частоты в килогерцах.
Итог
Мы разобрали основы электроэрозионной обработки и принципы её работы — прежде всего потому, что это необходимо знать. Но ещё важнее другое: эти знания не дадут вам слепо довольствоваться стандартными настройками. Время включения, время выключения, искровой зазор, полярность, сервонапряжение — все эти параметры различны по своей природе, но работать они должны согласованно, в ансамбле.
Система управления берёт на себя многое — это мы разобрали. Но понимать, как работает EDM, всё равно необходимо: только тогда можно выжать максимум из стандартного режима, найти причину проблемы и подстроить параметры под конкретную задачу. И здесь есть небольшой бонус, который накапливается со временем: проверенные режимы можно переименовать и сохранить как свои рабочие настройки — те, что почти не требуют доработки. Постепенно складывается собственная библиотека надёжных параметров резания.
Как было сказано в самом начале: EDM — процесс с простыми правилами и бесконечной глубиной. Освоить базовые приёмы относительно легко, довести до совершенства — трудно. Но чем больше работаешь, тем увереннее становишься. Сложная конфигурация детали или капризный материал — это не преграда, а опыт, который остаётся с вами и к которому вы будете возвращаться. И если подумать, электроэрозию освоить проще, чем многие другие процессы: здесь станок с ЧПУ хранит все ваши выигрышные параметры.