Techniki Wytwarzania i Procesy Technologiczne
Forma, zdjęcie wykonane w centrum szkoleniowym GF Machining Solutions.

HSM i EDM – techniki wytwarzania w obróbce form

Nieustający postęp technologiczny przyczynia się do nieustającego rozwoju technik wytwarzania i metod obróbkowych i to niezależnie od koniunktur gospodarczych. HSM (ang. High Speed Machining) jest metodą obróbki skrawaniem – tzw. obróbka szybkościowa, którą wykorzystano przede wszystkim we frezowaniu. Jakościowy charakter postępu technologicznego został odzwierciedlony m.in. w konstrukcji obrabiarek, napędów, a także budowie elektrowrzecion. Upowszechnienie się obróbki szybkościowej nie byłoby możliwe bez rozwoju materiałów narzędziowych. W obszarze obróbki elektroerozyjnej EDM (ang. Electro Discharge Machining) również doświadczamy jakościowego postępu. Lepsza kontrola procesu roztwarzania elektroerozyjnego umożliwia uzyskanie lepszych powierzchni, lepszej dokładności wymiarów geometrycznych. Lepsza kontrola procesu EDM wynika z rozwoju generatorów stosowanych w elektrodrążarkach. Skrawanie i obróbki elektroerozyjne zalicza się do tej samej grupy ubytkowych technik wytwarzania.

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 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.

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

HSMEDM
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 osi1-10 µm
Tempo usuwania materiału
2500-3000 mm^3 /mindo 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 narzędziazależy 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.

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.

CAMdiviosion NX Mold

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:
  1. Oczoś K., Dąbrowski L., Forum obrabiarek erozyjnych – przykłady nowych rozwiązań, Mechanik Nr 1/2008
  2. Kopac J., Dolinšek S., Technological particularities of high speed cutting, Conference Proceedings. 11th International Scientific Conference Achievements in Mechanical & Materials Engineering
  3. Jaruga T., Postawa P., Wspomaganie planowania procesów obróbki elektroerozyjnej form wtryskowych, Teka Kom. Bud. Ekspl. Masz. Elektrotech. Bud. – OL PAN, 2008, str. 51–54
  4. HSM Fundamentalks, Spring 2015 America’s EDM Forum Volume 24 / Issue 2
  5. 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.

Related Articles

Leave a reply

You must be logged in to post a comment.

Kategorie

YouTube



Nadchodzące wydarzenia

Statistics

  • 41 615
  • 8 491 684
  • 818 519
  • 196