HSM i EDM - techniki wytwarzania w obróbce form - MorekTECHTechniki Wytwarzania i Procesy Technologiczne

Forma, zdjęcie wykonane w centrum szkoleniowym GF Machining Solutions.

HSM i EDM – techniki wytwarzania w obróbce form

— 27 stycznia 2016

Obróbki szybkościowe jako obróbki stosowane przed obróbką elektroerozyjną stanowiły dla mnie wręcz oczywistą oczywistość. Analiza literatury wykazała, że obróbki te są rozważane także jako zamienne.

W tabeli poniżej przedstawiono właściwości obróbek HSM (ilustracja 1) i EDM (ilustracja 2). W opracowaniach [1-5] nadmienia się, iż HSM w określonym zakresie, może zastąpić EDM. Zestawienie HSM i EDM może być przeprowadzane wyłącznie kiedy w ramach obróbki szybkościowej będzie się odnosić wyłącznie do obróbki precyzyjnej (wykańczającej) realizowanej jako High Feed Milling (tzw. obróbka szybkim posuwem).

Ilustracja 1. Zdjęcie obrabiarki HSM wykonane w centrum szkoleniowym GF Machining Solutions.

Ilustracja 2. Strefa robocza drążenia EDM – zdjęcie wykonane w centrum szkoleniowym GF Machining Solutions.

HSM	EDM
Materiał usuwany jest w wyniku oddziaływania mechanicznego za pomocą ostrza o określonej geometrii.	Materiał usuwany jest poprzez oddziaływanie termiczne.
- Krótszy czas obróbki tego samego zadania technologicznego, ↓tg - Przygotowanie powierzchni do teksturowania (EDM, laser). - Obróbka niezbyt głębokich wybrań (mały stosunek długości narzędzia do jego średnicy). - Kiedy należy unikać SWC (Strefy Wpływu Ciepła). - Łatwiejsze utrzymanie dokładności geometrycznej obróbki (węższe tolerancje).	- Wewnętrzne ostre narożniki (mały promień). - Kiedy stopień skomplikowania kształtu powierzchni obrabianych jest trudny do osiągnięcia przez frezowanie. - Obróbka głębokich wybrań (kieszeni) – duży stosunek długości narzędzia do jego średnicy. - Łatwa automatyzacja – lepsza przewidywalność przebiegu procesu obróbki elektroerozyjnej. - Wysoka dokładność obrobionej powierzchni.
Właściwości procesów
Uzyskiwana dokładność, w tym błąd kształtu
5-20 µm w zależności od liczby sterowanych osi	1-10 µm
Tempo usuwania materiału
2500-3000 mm^3 /min	do 900 mm^3/min
Graniczna twardość materiału obrabianego
< 60 HRC 60-65 HRC - obniżenie trwałości narzędzia*	nieograniczona
Maks. stosunek głębokości/szerokości wybrań (rowków)
<8; 8-10 - możliwy; > 10 - potencjalnie	nieograniczony
Minimalny promień wewnętrznych krawędzi
zależy od promienia frezu; ograniczenie ze strony stosunku długości do średnicy narzędzia	zależy od wielkości szczeliny iskrowej

*) Kwestia twardości obrabianych materiałów w ramach stosowalności obróbek szybkościowych nie ma jednoznacznej granicy. Istotną rolę w tym obszarze odgrywają materiały narzędziowe i stosowane w ich przypadku pokrycia.

W EDM stosuje się elektrody miedziane oraz grafitowe (ilustracja 3). W przypadku tych drugich do ich wykonania stosuje się obróbki szybkościowe HSM/HSC. Elektrody, szczególnie miedziane, cechują się znaczącym tempem zużycia. Ta właściwość oraz cechy konstrukcyjne (elektrody składane) mają wpływ na jakościowy efekt obróbki EDM.

Ilustracja 3. Przykładowa elektroda grafitowa do obróbki EDM – zdjęcie wykonane w centrum szkoleniowym GF Machining Solutions.

Według [1] udział obróbek szybkościowych HSM/HSC w produkcji form i matryc rośnie systematycznie od późnych lat ’90 ubiegłego wieku (dane na rok 2007) kosztem frezowania konwencjonalnego oraz obróbki elektroerozyjnej.

W pracy [2] wykazano, iż HSM/HSC jest w stanie w określonych przypadkach zastąpić obróbkę elektroerozyjną. W zakresie czasu obróbki uzyskano skrócenie czasu głównego maszynowego tg o 57% względem zdefiniowanej technologii obróbki matryc. Oszczędność w kosztach to około 40%. Dobór właściwej techniki wytwarzania stanowi wyzwanie dla technologów. Wybór między HSM/HSC a EDM jest dokonywany niekoniecznie dla każdej powierzchni obrabianej w formie, lecz można stosować różne techniki dla różnych obszarów gniazd formy [3]. Według [3] szacuje się, iż niewłaściwie podjęte decyzje w tym względzie podwyższają koszty obróbki o około 15%. Kluczowe zatem wydaje się jak najwłaściwsze, które powierzchnie mają być obrabiane z wykorzystaniem HSM/HSC, które poprzez EDM, a które poprzez kombinację obydwu tych technik (obróbki szybkościowe poprzedzają elektroerozyjne).

Źródła:

Oczoś K., Dąbrowski L., Forum obrabiarek erozyjnych – przykłady nowych rozwiązań, Mechanik Nr 1/2008
Kopac J., Dolinšek S., Technological particularities of high speed cutting, Conference Proceedings. 11th International Scientific Conference Achievements in Mechanical & Materials Engineering
Jaruga T., Postawa P., Wspomaganie planowania procesów obróbki elektroerozyjnej form wtryskowych, Teka Kom. Bud. Ekspl. Masz. Elektrotech. Bud. – OL PAN, 2008, str. 51–54
HSM Fundamentalks, Spring 2015 America’s EDM Forum Volume 24 / Issue 2
http://www.mmsonline.com/articles/edm-vs-milling-in-diemold-machining

About author

morek

Rocznik 1973. W 1993 skończyłem Technikum Elektryczne Nr 1. W 1998 roku Wydział Mechaniczny Technologiczny i Automatyzacji (obecnie WIP) PW. 1997-2000 konstruktor narzędzi skrawających w F.W.P. VIS S.A. 2004. Doktorat z technologii kół zębatych. Technologie wytwarzania i procesy technologiczne to moja pasja.