"félagi, hvernig sker það málm án þess að snerta það?" spurði hann mig.
Og það var þegar ég áttaði mig á því að við höfum verið í þessum bransa svo lengi að við gerum ráð fyrir að allir viti hvað Wire EDM er. Þeir gera það ekki. Jafnvel viðskiptavinir okkar verða stundum ruglaðir og þetta er fólk sem pantar nákvæma varahluti sem krefjast stærra vikmarka en ... jæja, sama, þú skilur málið.
Svo hér við förum. Wire EDM útskýrt af einhverjum sem hefur verið að gera þetta í 18 ár og hefur bakvandamál til að sanna það.
Raunverulegt nafn (og hvers vegna enginn notar það)
Wire EDM stendur fyrir Wire Electrical Discharge Machining. Sumir kalla það vírrof, eða neistavinnslu, eða – ef þú ert mjög gamall-skóli – neistavef. Yanks kalla það stundum "ostaskera" sem mér finnst fyndið en líka einhvern veginn nákvæmt.
Hér er málið samt: enginn á verslunargólfinu okkar segir í raun "Wire EDM" í fullri lengd. Þetta er bara „víravélin“ eða „Fanuc“ (því það er hvaða tegund við höfum þrjár af) eða stundum „þessi blóðuga skapgerðarvél í horninu“ þegar hún er að valda okkur sorg.
Sem, ég skal segja þér, er oftar en ég myndi vilja.
Svo hvað ER það eiginlega?
Rétt, ímyndaðu þér að þú sért að reyna að skera í gegnum blokk úr hertu stáli. Hert, sem þýðir að þú getur ekki borað það, malað það eða gert mikið af neinu við það með hefðbundnum aðferðum. Það er bara of erfitt – almennilegt verkfærastál, 60 HRC, dótið sem hlær að karbítskerum.
Wire EDM er sama. Það mun skera í gegnum það eins og smjör. Jæja, mjög hægt smjör. Mjög dýrt, mjög nákvæmt smjör.
Svona virkar það (og ég lofa að þetta er einfaldaða útgáfan):
Þú ert með ofur-þunnan vír – við erum venjulega að tala um 0,25 mm, þynnri en gítarstrengur – sem er teygður á milli tveggja leiðara. Þessi vír virkar sem eitt rafskaut. Vinnustykkið þitt er hitt rafskautið. Báðir eru á kafi í afjónuðu vatni (meira um þá hörmung sem bíður eftir að gerast síðar).
Síðan lætur þú rafstraum fara í gegnum vírinn og myndar þúsundir örsmáa neista á sekúndu - eins og smáeldingar - á milli vírsins og hlutans þíns. Hver neisti bræðir örlítið af málminum og vatnið skolar ruslinu í burtu.
Vírinn snertir í raun aldrei vinnustykkið. Það er alltaf örlítið bil – kannski 0,01 mm – þar sem allir neistarnir verða. Þetta er eins og galdur, nema það er eðlisfræði, og það er miklu dýrara en galdur.
Hvers vegna gerum við þetta jafnvel (þegar venjuleg vinnsla er til staðar)
Góð spurning. Venjuleg CNC mölun er hraðari, ódýrari, auðveldari. Svo hvers vegna að nenna með Wire EDM?
Vegna þess að stundum þarftu að gera hluti sem venjuleg vinnsla einfaldlega getur ekki gert:
Hert efni— Búinn að nefna þetta, en það er stórt. Við klippum verkfærastálhluta allan daginn sem myndu eyðileggja hvers kyns venjulegt skurðarverkfæri.
Ómöguleg form– Prófaðu að fræsa ferhyrnt innra horn. Áfram, ég bíð. Er ekki hægt að gera það, ekki satt? Skútan er kringlótt. En með Wire EDM geturðu haft rétt skörp innri horn vegna þess að vírinn getur breytt stefnu. Við unnum vinnu í síðasta mánuði fyrir lækningatækjafyrirtæki (NDA, get ekki sagt hver, en þeir búa til skurðaðgerðartæki) með innri horn sem voru algjörlega mikilvæg. Wire EDM var eini kosturinn.
Litlir eiginleikar– Raufar mjórri en nokkur endarmína? Ekkert mál. Við klippum nýlega 0,3 mm breiðar raufar í gegnum 50 mm af hertu stáli. Prófaðu það á myllu, ég skora á þig.
Engir skurðarkraftar– Þetta er hluturinn sem kemur fólki í opna skjöldu. Vegna þess að vírinn snertir aldrei hlutann er enginn skurðkraftur. Núll. Sem þýðir að þú getur skorið ótrúlega viðkvæma eða þunna-veggða hluta án aflögunar. Á síðasta ári klipptum við nokkrar loftrýmisfestingar sem voru 0,5 mm veggþykktar. Á myllu myndu þeir bara titra og brotna.
Mismunandi gerðir (því auðvitað eru þær til)
Það eru í raun tvær aðalbragðtegundir:
Tvær-ása vélar- Grunngerðin. Vír fer beint upp og niður, sker lóðrétta veggi. Þetta er það sem við eigum mest af í búðinni. Fanuc vélarnar okkar þrjár eru allar tvær-ásar og þær sjá um líklega 80% af vinnu okkar.
Fjórar-ása vélar– Hin fínu þar sem efri og neðri vírstýringarnar geta hreyfst sjálfstætt. Þetta þýðir að þú getur klippt mjókkandi veggi, flókin þrívíddarform, túrbínublöð, svoleiðis. Við erum með eina Mitsubishi fjögurra-ása einingu sem kostaði meira en húsið mitt (bókstaflega – ég skoðaði reikninginn þegar við keyptum hann árið 2019, fletti svo upp veðinu mínu og grét aðeins).
Það var áður munur á „ferðavír“ og „kyrrstæður vír“, en ferðavír vann þá baráttu fyrir áratugum síðan. Þú þarft að fara á safn til að finna kyrrstæða vírvél núna.
Vírinn sjálfur (svo einfaldur hlutur, svo martröð)
Þú myndir halda að vír væri einfalt, ekki satt? Það er bara vír.
Ó, elsku sumarbarnið þitt.
Við notum aðallega koparvír – það er í raun sink-húðaður kopar, sem leiðir rafmagn vel og smellur ekki eins auðveldlega. Dæmigert stærð er 0,25 mm í þvermál, þó við geymum allt frá 0,1 mm (fyrir mjög fína vinnu) upp í 0,3 mm (fyrir gróft klippingu).
Vírinn er dýr. Ekki „lúxusbíll“ dýr, en 5 kg spóla kostar um 80-120 pund eftir einkunn, og þessar vélar fara í gegnum hann eins og... jæja, ímyndaðu þér að prjóna með vír sem þú hendir þegar þú ferð. Við eyðum líklega 15.000 pundum á ári bara í vír. Jenny frá reikningum kemur með þetta Every. Einhleypur. Fjárhagsáætlun. Fundur.
Og hér er skemmtilegi hluti: vírinn er notaður einu sinni og síðan settur inn. Það fer í gegnum niðurskurðarsvæðið nákvæmlega einu sinni, verður rafvef og veikist, fer síðan beint í ruslafötin. Við erum með risastóra tunnu af notuðum vír í horni búðarinnar. Endurvinnslusöfnun kemur annan hvern þriðjudag og jafnvel þeir virðast rugla saman yfir því hversu mikið af vír við búum til.
Vírbrot eru bannfæring tilveru okkar. Vélin raular fallega með, klippir hluta og SNAP. Vír slitnar. Vélin stöðvast. Þú þarft að þræða nýjan vír í gegn (sem á sumum hlutum getur tekið 20 mínútur), finna hvar þú varst í skurðinum, endurræsa. Týndur tími, tapaður peningur, og ef þú ert ég, þá hefurðu misst þolinmæðina því þetta er ÞRIÐJA hléið í dag.
Af hverju slitnar vír? Veldu þitt:
Neistastillingar of árásargjarnar
Vírspenna rangt
Mengaður rafvökvi
Óheppni (þetta er lögmæt ástæða)
Merkúríus í afturför (grín, en bara rétt)
Vatnsástandið (eða: hvers vegna rafmagnsreikningarnir okkar eru geðveikir)
Manstu að ég nefndi afjónað vatn? Já, þetta er allt saman.
Vatnið í Wire EDM vél þjónar mörgum tilgangi:
Kælir neistasvæðið
Skolar burt málm rusl
Virkar sem raforku (rafmagns einangrunarefni þar til spennan verður nógu há til að neista)
En það VERÐUR að vera afjónað - sem þýðir að öll steinefni og jónir eru fjarlægðar. Venjulegt kranavatn myndi leiða rafmagn of auðveldlega og þú myndir bara fá skammhlaup í stað stjórnaðs neista.
Þannig að við höfum þetta stórfellda afjónunarkerfi. Það er í rauninni vatnshreinsistöð í horni verkstæðisins okkar. Síur, trjákvoðatankar, dælur, verkin. Viðhaldið á þessum hlut einum kostar okkur um 3.000 pund á ári.
Og vatnsrennsli! Við erum að dæla hundruðum lítra á mínútu í gegnum þessar vélar. Mitsubishi eyðir um 60 lítrum á mínútu. Það er baðkar á 2-3 mínútna fresti. Bara stöðugt í hringrás, síun, kælingu, endurrás.
Umhverfiseftirlitsmaðurinn okkar heimsótti í fyrra (fín kona, mjög ítarleg, gjörsamlega skelfingu lostin) og var í raun hrifinn af því hversu hreint vatnsbúskapurinn okkar er. Greinilega eru flestar verslanir miklu verri. Okkur þótti undarlega stolt, eins og þegar -tengdaamma- þín hrósar heimilishaldinu þínu.
Forritun þessara dýra (eða: hvers vegna við borgum James of mikið)
Wire EDM forritun er ... sérstök.
Það er ekki eins og venjuleg CNC forritun þar sem þú getur bara vængið það og stillt það eins og þú ferð. Misskilja það, og annað hvort hefurðu eyðilagt mjög dýrt eyðublað eða þú situr þarna í 20 klukkustundir og er að skera loft vegna þess að offseturnar þínar eru rangar.
James er leiðandi Wire EDM forritarinn okkar. Hann hefur verið hér síðan 2007, þekkir þessar vélar betur en sín eigin börn (orð hans, ekki mín, þó konan hans hafi hlegið þegar hann sagði það í jólaboðinu í fyrra). Við borgum honum mjög vel því að finna einhvern sem skilur Wire EDM forritun er eins og að finna einhyrning. Einhyrningur sem er góður í stærðfræði og hefur ekkert á móti því að glápa á CAD módel allan daginn.
Hugbúnaðurinn býr til verkfæraslóðina, en þú þarft að gera grein fyrir:
Vírjöfnun (bilið milli vírs og hluta)
Margar sendingar (gróft skurður, undanrennandi skurður, kláraskurður)
Mótunaruppbót (fyrir fjögurra-ása vinnu)
Aðferðir við inngöngu/útgöngu
Hornaðstæður
Flestir hlutar þurfa að minnsta kosti tvær sendingar. Fyrsta leið - kallað gróft skurður - fjarlægir mest af efninu fljótt. Síðan gerirðu eina eða fleiri skim-passa á mun fínni stillingum til að fá yfirborðsáferð og víddarnákvæmni.
Það starf sem ég nefndi áðan fyrir lækningatækjafyrirtækið? Alls fimm sendingar. Gróft skurður tók um 6 klukkustundir. Hver skim pass bætti við öðrum 3-4 klukkustundum. James eyddi meiri tíma í að forrita það en vélin eyddi í að klippa það.
Tölurnar sem allir vilja (en sitja)
"Hversu nákvæmt er það?" - Sérhver viðskiptavinur, alltaf.
Við höldum venjulega ±0,005 mm í flestum verkum. Það er fimm þúsundustu úr millimetra. Fimm míkron. Um það bil 1/10 af þykkt mannshárs.
Á fjórum-ásum Mitsubishi okkar, þegar James á góðan dag og vélaguðirnir brosa, getum við slegið ±0,002 mm. Það er að komast inn á mælióvissusvæði þar sem við erum ekki alveg viss um að mælibúnaðurinn okkar sé nógu nákvæmur til að sannreyna hvað við höfum í raun gert.
Yfirborðsfrágangur? Venjulega um 0,2-0,4 Ra (það er grófmæling) á undanrennuskurði. Farðu niður í 0,1 Ra ef við erum virkilega að reyna, þó að á þeim tímapunkti sétu að eyða alda skeiði í lokasendingar.
En hér er óhreina leyndarmálið sem enginn segir þér:Wire EDM er HÆGT.
Þessi 50 mm þykka stálplata sem ég nefndi áðan? Gróft klippt í dæmigerðum stillingum okkar? Um 30-40 fermillímetrar á mínútu. Þannig að 100mm x 100mm skurður tekur 3-4 klst. ÞÁ gerirðu skim passana þína.
Við vitnuðum í verk í síðustu viku þar sem viðskiptavinurinn var hneykslaður að það tæki 40 klukkustundir af vélartíma. "Geturðu ekki bara... flýtt fyrir því?" spurðu þeir. Jæja já, tæknilega séð, en þá lítur hluti þinn út eins og rusl og víddarnákvæmnin fer út um gluggann. Það er enginn ókeypis hádegisverður í Wire EDM.
Hraði vs frágangur vs nákvæmni - veldu tvo, þú getur ekki haft alla þrjá.
Hvenær á EKKI að nota Wire EDM (heiðarlegur hluti sem yfirmaður minn óskar að ég myndi ekki skrifa)
Sko, við græðum peninga þegar þú notar Wire EDM þjónustu okkar. En leyfðu mér að spara þér tíma og peninga:
Ef þú getur malað það, malaðu það. Venjuleg CNC vinnsla er líklega 10x hraðari og helmingur kostnaðurinn fyrir flesta vinnu.
Ef vikmörk þín eru lausari en ±0,02 mm þarftu líklega ekki Wire EDM.
Ef efnið þitt er mjúkt (ál, mildt stál, plast) skaltu örugglega ekki nota Wire EDM. Það mun virka, en það er gríðarlegt of mikið.
Ef þú þarft aðeins ytri form og þau eru ekki brjálæðislega flókin, þá er vatnsstraumskurður líklega ódýrari.
Við höfnuðum vinnu í síðasta mánuði - strákur vildi að við myndum víra EDM skera nokkrar álfestingar. Ég sagði beint við hann: "félagi, fáðu þessar malaðar. Hvaða vélaverkstæði sem er getur gert þetta á fjórðungi tímans fyrir hálft verð." Hann kunni að meta heiðarleikann og endaði með því að senda okkur annað starf sem í raun þurfti Wire EDM. Stundum borgar sig að vera heiðarlegur.
Ekki segja sölumönnum þó að ég sé að gefa vinnu. Þeir eru þegar orðnir pirraðir á mér vegna bloggfærslunnar sem ég skrifaði í ágúst um of dýr verkfæri. Það olli nokkrum... umræðum.
Algeng vandamál (eða: hvers vegna mig dreymir streitu um vírbrot)
Vír slitnar- Þegar hefur verið nefnt, en í alvöru talað, þetta er 80% af vandamálum okkar. Við höfum reynt mismunandi víra, mismunandi spennu, fórnað kjúklingi til vélaguðanna (að grínast... aðallega). Suma daga ákveður vélin bara að hún hati þig.
Rafmagnsmengun– Málmrusl safnast upp í vatninu, leiðni eykst, neistaflug verður ósamræmi, hlutar koma grófir út. Við skiptum um síur okkar trúarlega í hverri viku. Trúarlega séð. Það er á dagskrá, með rauðum penna, undirstrikað tvisvar.
Endursteypt lag– Neistaferlið bræðir málm og örlítið magn af honum storknar aftur á skorið yfirborð. Þetta "endursteypta lag" er kannski 0,001-0,01 mm þykkt en það er harðara og stökkara en grunnefnið. Fyrir sum forrit skiptir þetta ekki máli. Fyrir aðra (þreytu mikilvæga hluta, til dæmis) er það mikið vandamál og þarf að fjarlægja það með handfægingu. Við gerðum slatta af hlutum fyrir F1 lið á síðasta ári (aftur, NDA, en þeir eru rauðir) þar sem endursteypt lagafnám bætti við 2 klukkustundum af handavinnu á hvern hluta.
Mjókkar– Jafnvel á vélum á tveimur-ásum, ef vírinn þinn er ekki fullkomlega lóðréttur, muntu mjókka. Venjulega pínulítið – kannski 0,01 mm yfir 50 mm hæð – en það er þarna. Á mikilvægum hlutum eyðir James öldum í að athuga og stilla lóðrétt vír. Hann er með allt þetta ritual með skífuvísi sem ég er nokkuð viss um að sé að minnsta kosti 50% hjátrú, en hlutarnir koma beint út svo hver er ég að dæma?
Hornþvottur– Í innri hornum er skolunin ekki eins góð, þannig að þú færð ósamkvæmar skurði. Það eru bótaaðferðir fyrir þetta, en það þýðir meiri forritunartíma og venjulega auka skyrtpassa. Hornþvottur er ástæðan fyrir því að James muldrar við sjálfan sig meðan hann forritar.
Framtíðin (eða: það sem heldur verkfræðingunum vöku á nóttunni)
Hvert stefnir Wire EDM tæknin?
Hraðari klipping– Sérhver ný kynslóð véla gerir tilkall til 20-30% meiri skurðarhraða. Í raun og veru er það meira eins og 10-15% og kemur venjulega með málamiðlun í yfirborðsáferð. En við tökum það. Nýjasta Fanuc okkar (afhent í mars á þessu ári, er enn að borga það af) er áberandi fljótlegra en 2015 gerðin okkar.
Betri sjálfvirkni– Mitsubishi okkar getur keyrt eftirlitslaus yfir nótt EF allt gengur upp. Stórt "ef" þarna. Nýrri vélarnar eru með betri vírþræðingarkerfi, sjálfvirka vírspennustillingu, allt það góða. Draumurinn er ljós-vinnsla. Staðreyndin er sú að Steve kemur samt inn klukkan 06:00 flesta morgna til að athuga næturhlaupin því við höfum öll verið brennd áður.
Samþætt mæling– Sumar háþróaðar vélar eru nú með rannsakandi kerfi sem geta mælt hlutinn án þess að fjarlægja hann úr vélinni. Við höfum þetta ekki ennþá (£40,000+ viðbót-við), en ég hef séð það sýnt og það er almennilega áhrifamikið. Myndi spara James um 30 mínútur á hlut í flóknum verkum.
Betri neistatækni– Nýir rafala með meiri stjórn á neistaeiginleikum. Fínari yfirborðsáferð, minna endursteypt, betri hornnákvæmni. Þetta dót er að verða virkilega betra, ekki bara markaðsfluff.
Hagnýt ráð (frá einhverjum sem hefur gert öll mistökin)
Þar sem þú ert líklega að íhuga vinnu með Wire EDM, þá er hér nokkur vandað-speki:
1. Hönnun fyrir Wire EDM– Innri horn ættu að hafa radíus að minnsta kosti jafn vírþvermál + offset. Þannig að 0,25 mm vír + 0.05mm offset=0.3mm lágmarksradíus. Við fáum alltaf teikningar með skörpum hornum tilgreind og verðum að útskýra eðlisfræði fyrir hönnuðum. Eldist hratt.
2. Gefðu þér tíma– Ekki hringja í okkur á föstudagseftirmiðdegi og vantar varahluti á mánudagsmorgni. Það er ekki að gerast. Wire EDM tekur TÍMA. Dæmigerður lítill hluti er að lágmarki 8-12 klst. Flóknir hlutar geta verið dagar.
3. Efnisundirbúningur skiptir máli– Ef eyðslan þín er ekki létt af streitu- getur það skekkt þegar við klippum það vegna innri streitu sem losnar. Þá eru þolmörk þín rusl. Ekki sleppa því að draga úr streitu á mikilvægum hlutum.
4. Byrja holur– Við þurfum gat til að þræða vírinn í gegnum til að byrja að klippa. Flesta hluta þarf fyrst að bora 2-3 mm gat. Láttu þetta fylgja með í hönnun þinni eða við munum rukka þig um að bora þau.
5. Kostnaður er ekki línulegur– Með því að bæta við annarri sendingu tvöfaldast vélartíminn. Þrengsli vik þýða að meira vikið . 0.01mm frávik kostar kannski 20% meira en 0,02 mm. En 0,002mm vikmörk? Það er tvöfalt eða þrefalt því við þurfum margar auka lokasendingar og allt þarf að vera fullkomið.
6. Yfirborðsáferð vs umburðarlyndi– Þau eru skyld en ekki eins. Þú getur haft þétt umburðarlyndi með gróft áferð, eða laust umburðarlyndi með speglaáferð. Vertu með það á hreinu hvað skiptir meira máli fyrir umsókn þína.
Raunhæfar umsóknir
Hvar sjáum við Wire EDM mest?
Verkfæra- og teygjugerð– Þetta er brauð- og smjörvinna. Kýlamót, mótunarmót, inndælingarmót. Allt sem þarf flókin form í hertu stáli. Við gerum líklega 40% af vinnu okkar fyrir verkfæraframleiðendur.
Aerospace hluti– Túrbínuhnífar, burðarhlutir með nákvæmri þyngd-sparandi útskurðum, hvað sem er títan (sem er hræðilegt að vinna venjulega). Gerði slatta af títanfestingum í síðasta mánuði sem hefði verið raunverulega ómögulegt á annan hátt.
Lækningatæki– Skurðtæki, ígræðsluíhlutir, allt sem þarf bæði nákvæmni og góða yfirborðsfrágang. Þó að regluverkið fyrir læknisvinnu hafi næstum drepið okkur. Jenny eyddi Þremur vikum í skjöl fyrir ISO 13485 vottun okkar. Hún er enn bitur yfir þessu.
Nákvæmni mælir– Pinnamælir, mælikubbar, skoðunarbúnaður. Kvörðunarstofan á götunni er einn af reglulegum viðskiptavinum okkar.
Bílar– Aðallega frumgerð og mótorsportvinna. Framleiðslumagn er venjulega of hátt fyrir Wire EDM hagfræði. En fyrir það F1 lið? Peningar eru í raun ekki áhyggjuefni þegar þú þarft hluta sem skila árangri.
Upptakan-(vegna þess að þetta er að verða langt)
Svo, hvað er Wire EDM?
Þetta er nákvæmt málmskurðarferli sem notar rafmagnsneista til að eyða málm, fær um ótrúlega nákvæmni og fær um að skera efni og form sem væri ómögulegt með venjulegri vinnslu. Það er hægt, nokkuð dýrt, stundum skapstórt og algjörlega nauðsynlegt fyrir ákveðnar tegundir vinnu.
Er það þess virði að læra um? Ef þú ert í framleiðslu, algjörlega. Ef þig vantar einhvern tíma flókna hluta úr hörðum efnum, muntu líklega enda á að tala við einhvern eins og mig á endanum.
Erum við hlutdræg vegna þess að við eigum fjórar Wire EDM vélar og þurfum að halda þeim uppteknum til að réttlæta tilvist þeirra fyrir Jenny í bókhaldi? Kannski. En þetta eru virkilega merkilegar vélar þegar þú þarft það sem þeir geta gert.
Ef þú vilt sjá þá í aðgerð, gerum við verslunarferðir fyrsta fimmtudag hvers mánaðar (næsti er 1. desember, sendu Söndru tölvupóst til að panta tíma). Sanngjarn viðvörun: þeir eru ekki spennandi að horfa á - bara þunnur vír sem hreyfist hægt í gegnum málm og ekkert dramatískt að gerast. En árangurinn er ansi stórkostlegur.
Og komdu með eyrnatappa. Rafmagnsdælurnar eru háværar.
P.S.- Ó, og ef Wire EDM hefur áhuga á þér, ættir þú að vita um frænda hans:Sinker EDM(einnig kallað Ram EDM). Notar lagað rafskaut sem steypist niður til að brenna holrúm í málm – frábært til að búa til mót. Sama neistareglan, allt önnur forrit. Við höfum ekki einn, sem bjargar mér frá því að útskýra enn einn stóran rafmagnsreikning fyrir Jenny.