EUTaglio per elettroerosione a filo: processo, vantaggi e applicazioni
Elettroerosione a filo la lavorazione meccanica è un processo di produzione meno conosciuto che utilizza la scarica elettrica per vaporizzare il metallo in modo altamente controllato, dando come risultato alcune parti complesse con dimensioni e accoppiamenti estremamente ridotti.
In qualità di ingegnere esperto, ho assistito in prima persona all'evoluzione di questo processo e nelle prossime sezioni condividerò con voi le conoscenze pratiche, la visione approfondita del processo e i vantaggi derivanti dall'utilizzo della lavorazione per elettroerosione a filo. Resta sintonizzato per ottenere una comprensione completa di Taglio per elettroerosione a filo.
Che cos'è l'elettroerosione a filo?
Elettroerosione a filo o filo lavorazione a scarica elettrica è un processo di produzione che rimuove il materiale attraverso un elettrodo conduttivo a forma di filo sottile e un pezzo messo a terra.
Un'elevata tensione di scarica passa attraverso il filo che vaporizza istantaneamente il metallo mentre è immerso in un fluido dielettrico.
Elettroerosione a filo le macchine eseguono lavorazioni sottrattive ma sono diverse dai tradizionali CNC poiché non viene tagliato alcun metallo. Invece, le macchine per elettroerosione a filo fondono con precisione il materiale dal pezzo conduttivo.
Come L'elettroerosione a filo funziona?
Lavorazione per elettroerosione a filo Il processo segue lo stesso principio della lavorazione con elettroerosione. Il processo di elettroerosione a filo prevede l'utilizzo di un filo di ottone con corrente e alta tensione che passano attraverso il pezzo. Mentre il pezzo rimane fisso, il taglio è guidato dal filo in movimento che produce scintille elettriche quando si avvicina abbastanza al pezzo messo a terra.
In altre parole, c'è una tensione molto elevata tra l'elettrodo dell'utensile e la parte e quando entra in contatto, il circuito si completa generando una scintilla elettrica che scioglie minuscoli pezzetti di metallo nel processo.
La tensione per la lavorazione con elettroerosione a filo è così elevata che l'elettrodo dell'utensile (filo) non tocca mai il metallo e la carica salta verso la parte messa a terra.
Il processo di elettroerosione a filo avviene nel fluido dielettrico che controlla la diffusione della carica e allontana i pezzi metallici erosi dallo spinterometro.
Parti di Una macchina per elettroerosione a filo
Le macchine per elettroerosione a filo sono in grado di lavorare pezzi metallici identici a quelli convenzionali Lavorazione CNC. Tuttavia, le parti, il processo di lavorazione e il taglio a filo per elettroerosione sono diversi dagli utensili da taglio convenzionali.
Ecco le macchine utensili di una macchina per elettroerosione a filo.
Elettrodi
Nelle macchine per elettroerosione a filo sono presenti due elettrodi. Il catodo è il filo metallico che conduce la corrente e l'anodo è il pezzo fisso. Questo di solito viene fatto mettendo a terra il pezzo all'interno della macchina per elettroerosione a filo.
Nel settore, si chiamano
Elettrodo per strumento o elettrodo a filo
Filo da taglio in metallo conduttivo solitamente ottone (catodo)
Movimento controllato dalla macchina
Elettrodo del pezzo
Materiale conduttivo da tagliare (anodo)
Il materiale viene rimosso dall'elettrodo del pezzo mediante scariche elettriche provenienti dall'elettrodo dell'utensile.
Wire
Il filo è l'utensile da taglio di una macchina per elettroerosione. Sono disponibili diversi diametri di fili in grado di tagliare diversi spessori dei materiali del pezzo da lavorare.
Le macchine per elettroerosione a filo sono in grado di tagliare forme complesse con precisione fino a 0.0001 pollici. Per metterlo in prospettiva, il filo può essere 25 volte più sottile di un capello umano. Questa precisione e tolleranza così strette sono il motivo per cui il taglio per elettroerosione a filo è anche chiamato "lavorazione con tolleranza 0".
Il materiale del filo e la conduttività influiscono sulla velocità di taglio. Possono anche influenzare la finitura superficiale e per questi motivi, diverse macchine per elettroerosione a filo hanno fili diversi.
Filo d'ottone
L'ottone viene generalmente utilizzato nelle macchine per elettroerosione a filo perché è elettricamente conduttivo. Anche l'ottone, una lega di zinco e rame, è conveniente e funziona su un'ampia varietà di materiali.
Filo rivestito
I fili rivestiti hanno il solito filo di ottone o tungsteno, rivestito con un altro metallo come lo zinco. Ciò viene fatto principalmente per migliorare le velocità di taglio, aumentare la durata dell'utensile nel caso del tungsteno e migliorare la resistenza all'usura per la produzione di massa.
Filo di tungsteno
Il filo di tungsteno esiste per il taglio del filo perché è un elettrodo duro e resistente. L'elevata resistenza alla trazione lo rende utile per il taglio di materiali duri con uno spazio maggiore nell'elettroerosione a filo.
Offrono una migliore finitura superficiale ad un prezzo più elevato rispetto ai fili di ottone.
Tavolo di lavoro
Il piano di lavoro di una macchina per elettroerosione a filo è progettato con attenta considerazione. Il materiale utilizzato è prevalentemente ghisa o granito. È il componente più pesante di una macchina per elettroerosione a filo per ridurre al minimo le vibrazioni e i movimenti indesiderati.
Il piano di lavoro ospita anche la morsa o l'attrezzatura su cui viene bloccato il pezzo e contiene anche il serbatoio per l'acqua deionizzata.
Nei tavoli di lavoro dinamici, il tavolo di lavoro può traslare negli assi X, Y e Z utilizzando motori passo-passo che controllano il movimento tramite controllo numerico. Ciò si traduce in design conici e forme complesse.
Controllo CNC
Le macchine per elettroerosione a filo sono dotate di controllo CNC integrato. Il CNC può controllare i movimenti degli assi, il percorso del filo e l'avanzamento del taglio. Questo è simile a qualsiasi controllo convenzionale della macchina CNC e il processo è completamente automatico.
Mezzo dielettrico
Il mezzo dielettrico controlla la diffusione della carica durante il contatto dell'elettrodo. Ciò impedisce tagli indesiderati e vaporizzazione non necessaria del metallo.
Il liquido dielettrico elimina anche i piccoli pezzi di metallo fusi e aiuta a ottenere una finitura superficiale liscia. L'acqua deionizzata è il fluido dielettrico più comune.
Alimentazione di laboratorio
Le macchine per elettroerosione a filo hanno un'alimentazione unica. Poiché il metodo di taglio si basa principalmente su corrente e tensione, l'alimentatore della lavorazione con elettroerosione a filo deve regolare la tensione, la frequenza e la quantità di carica che entra in contatto con il pezzo.
Gli alimentatori convenzionali forniscono potenza costante a tensioni fisse.
Elettroerosione a filo Materiali Necessari
Nonostante l’alta tensione e la precisione ravvicinata del processo di elettroerosione a filo, il processo di lavorazione vale il costo e la complessità solo per alcune applicazioni industriali. Queste applicazioni utilizzano più comunemente i seguenti materiali.
Alluminio
L'alluminio è un metallo comune che viene lavorato mediante elettroerosione a filo. È relativamente più morbido di altri nell'elenco, ma l'elettroerosione a filo può raggiungere tolleranze strette, il che è importante per le parti in alluminio nell'industria aerospaziale.
Ottone
L'ottone è essenzialmente un materiale conduttivo, costituito da rame e zinco. È morbido e può essere facilmente tagliato nella forma desiderata.
Tuttavia, l’utilizzo dell’elettroerosione su metalli teneri come ottone e alluminio non è conveniente. Tali metalli possono essere tagliati nella forma desiderata mediante operazioni di lavorazione convenzionali.
Acciaio
L'acciaio, in particolare l'acciaio temprato, è il materiale più comune lavorato con l'elettroerosione a filo. L'acciaio viene lavorato utilizzando l'elettrodo a filo a causa del suo utilizzo in matrici di estrusione, inserti per stampaggio a iniezione e strumenti di precisione.
Titanio
Il titanio è un materiale relativamente più difficile da lavorare, ma poiché può condurre corrente elettrica, viene spesso tagliato mediante elettroerosione. Poiché la lavorazione a scintilla di pezzi di titanio di grandi dimensioni genera un calore considerevole, è necessario utilizzare un lavaggio adeguato e un fluido dielettrico.
Tolleranza dell'elettroerosione a filo
L'elettroerosione a filo offre una tolleranza senza pari rispetto alla lavorazione CNC, ai laser cutter e ai tagliatori al plasma. Questo perché l'elettroerosione a filo non applica forze meccaniche alla parte, riducendo la necessità di lucidatura e finitura superficiale post-lavorazione.
Quale tolleranza può raggiungere l'elettroerosione a filo?
La lavorazione con elettroerosione è in grado di raggiungere tolleranze di precisione fino a ±0.001 mm e tolleranze standard fino a ±0.005 mm.
Tale precisione consente alla lavorazione per elettroerosione a filo di lavorare su forme complesse necessarie per parti di automobili, componenti di aeromobili e applicazioni che dipendono dalla precisione dimensionale.
Vantaggi dell'elettroerosione a filo
Ci sono molte ragioni per cui i produttori preferiscono il processo EDM.
Economicamente vantaggioso
L'elettroerosione è un processo di lavorazione costoso, ma è conveniente in molte applicazioni.
Per i lavori che richiedono alta precisione, geometrie complesse e aumento del volume di produzione, la lavorazione con elettroerosione per elettroerosione rimane conveniente, se confrontata con il CNC standard che può richiedere più ore di lavoro, macchine e diversi tipi di utensili.
Lo spreco di materiale è minimo e può renderlo conveniente per cicli di produzione medi, in particolare per la lavorazione di materiali costosi. Offre tempi di consegna rapidi e il costo degli utensili non è significativo, poiché è solo un filo conduttivo.
Distorsione minima
L'elettroerosione a filo funziona sia con materiali duri che con materiali morbidi. Poiché non viene esercitata alcuna forza sul pezzo (processo di lavorazione con elettroerosione), può tagliare e modellare anche i pezzi metallici più fragili e sottili.
Elevata velocità di produzione
Per la prototipazione e la produzione in scala, il processo di elettroerosione a filo garantisce tempi di consegna rapidi. Questo è dovuto a
Tempi di setup ridotti e controllo programmato da CNC
Finitura superficiale eccezionale (elimina molatura e lucidatura)
Tolleranza stretta (non richiede ulteriori strumenti.
Estrema precisione
La precisione di un processo di lavorazione è legata all'utensile da taglio. Poiché un filo per elettroerosione può raggiungere diametri di 0.01 mm, può raggiungere un'estrema precisione e tagli precisi.
Complessità parziale
L'elettroerosione a filo è un processo di lavorazione estremamente modificabile. I fili possono essere allineati ad angolo, i parametri possono essere regolati in diverse fasi e può funzionare su piani multiassiali. Ciò consente all'elettroerosione a filo di raggiungere anche i più piccoli dettagli nei progetti per applicazioni nel settore aerospaziale.
Applicazioni dell'elettroerosione a filo
Industria aerospaziale
L'industria aerospaziale è un dato di fatto per l'applicazione del processo di elettroerosione a filo. Poiché le parti complesse con pareti sottili e cavità strette richiedono utensili da taglio morbidi, i fili sottili con grande precisione offrono la soluzione migliore.
Ciò è importante per applicazioni come le pale delle turbine, dove anche la minima discrepanza dimensionale o superficiale può compromettere le operazioni aeree. Altri usi includono piccoli ugelli e componenti del motore.
Settore medico
L'elettroerosione a filo è ampiamente utilizzata nella produzione di apparecchiature mediche. Gli impianti dentali e gli strumenti chirurgici sono solo alcuni degli usi dell'elettroerosione a filo.
Gli impianti dentali impiegano la maggior parte delle applicazioni del processo EDM poiché sono già di dimensioni miniaturizzate e richiedono un utensile da taglio con il diametro più piccolo per un perfetto allineamento.
Industria manifatturiera
L'elettroerosione a filo è altamente impiegabile nei processi di produzione di stampi. Lo stampaggio a iniezione di plastica è una tecnica che riempie uno stampo negativo con plastica fusa per produrre milioni di pezzi.
Grazie all'elevata produzione, l'elettroerosione a filo offre una lavorazione affidabile e precisa di stampi per stampaggio a iniezione della forma desiderata.
Industrie elettroniche
Quando pensiamo all'elettronica spesso ci sfuggono i minuscoli componenti all'interno di questi dispositivi. I componenti elettrici come connettori, leadframe e altri microcomponenti alloggiati all'interno dell'involucro sono spesso realizzati mediante elettroerosione a filo.
Cosa è la differenza tra elettroerosione ed elettroerosione a filo?
Essenzialmente il processo di elettroerosione con elettroerosione e l'elettroerosione a filo hanno lo stesso principio di funzionamento. Entrambi rimuovono il materiale utilizzando la lavorazione a scintilla e diverse applicazioni richiedono processi di produzione EDM diversi.
L'elettroerosione a filo offre una libertà di movimento, una migliore regolabilità dei parametri, il controllo sugli assi e la capacità di lavorare forme diverse utilizzando lo stesso utensile, ad esempio il filo. L'elettroerosione convenzionale si basa su utensili di forma diversa che spesso sono limitati nel loro raggio di movimento e sono più lenti quando si lavora su disegni affusolati e forme complesse.
Ecco le principali differenze tra EDM e Wire EDM.
Elettrodo: L'EDM normale utilizza elettrodi per utensili a forma di diamante, rotondi, cilindrici o a disco. L'elettrodo trasla su 3 assi, generando scintille quando entra in contatto con il pezzo da lavorare e rimuovendo materiale.
L'elettroerosione a filo utilizza un filo sottile e l'elettrodo e il pezzo da lavorare sono immersi in un fluido dielettrico che guida la scintilla e rimuove i detriti.
Precisione: L’EDM convenzionale è meno precisa dell’EDM a filo. Ciò è dovuto in gran parte al fatto che l'elettrodo a disco o a forma di diamante è realizzato su una macchina CNC che ne limita la precisione alla precisione dell'utensile.
L'elettroerosione a filo può avere diametri inferiori a 0.002 mm, il che conferisce loro un vantaggio in termini di precisione.
Quali altri tipi Esistono processi EDM?
Elettroerosione a tuffo
L'elettroerosione a tuffo funziona erodendo il metallo conduttivo utilizzando un'alta tensione e, a sua volta, dando al pezzo la forma desiderata. L'elettrodo nell'EDM a tuffo è l'immagine positiva del taglio desiderato che lentamente allontana il materiale e gli conferisce il taglio e la forma desiderati.
L'elettrodo è spesso realizzato in grafite e questo processo di elettroerosione è anche chiamato a tuffo.
Elettroerosione con foro popper
L'EDM di foratura o l'EDM di foratura ha l'unico scopo designato di erodere fori precisi nel pezzo. L'elettroerosione a foro utilizza un elettrodo tubolare che erode il metallo di base per creare fori.
Conclusione
L'elettroerosione a filo costituisce un processo aggiornato, più preciso e versatile dell'elettroerosione convenzionale che utilizza l'alta tensione per erodere pezzi da materiali conduttivi. Utilizza un filo per elettroerosione come elettrodo che modella il pezzo in lavorazione in un liquido dielettrico che rimuove i detriti dallo spinterometro e controlla la scintilla.
L'elettroerosione a filo viene utilizzata principalmente nella produzione di apparecchiature mediche e aerospaziali, dove processi di produzione precisi sono cruciali per l'accuratezza e la complessità della forma. È uno dei metodi di lavorazione più high-tech disponibili sul mercato e riduce gli sprechi di materiale rendendolo conveniente nelle sue applicazioni. L'unico vero svantaggio dell'elettroerosione a filo è la bruciatura del filo o la rottura dell'elettrodo a filo, che può anche essere riciclato per ulteriori miglioramenti.